SU1702092A1 - Топка - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  сжигани  топлива, может быть использовано на тепловых электростанци х к по звол ет повысить экономичность и снизить содержание окислов азота в продуктах сгорани . Это достигаетс  тем, чтс камеры сгорани  снабжены дополнительными горелками, размещенными под воэлушны- ми соплами против горелок нижнего  руса и аналогично последним, горелки и воздушные сопла в своих  русах установлены с одинаковым углом наклона горизонтальной проекции их осей к большим стенкам, на которых они расположены, причем уоп наклона горизонтальной проекции осей горелок нижнего  руса меньше аналогичного угла наклона горелок и сопл верхнего  руса. 1 з п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  сжигани  топлива и может быть использовано на тепловых электростанци х.

Известны топки, содержащие вертикальную призматическую камеру сгорани , на двух больших стенках которой, по крайней мере в одном  русе, установлены расположенные одна против другой и соосно направленные горелки.

Недостатками таких топок  вл ютс  позднее зажигание топлива и неустойчивое положение  дра факела, а также значительное образование окислов азота.

Частично эти недостатки устранены в топке-прототипе, содержащей вертикальную пр моугольную камеру сгорани  с горелками , размещенными на одной из больших ее стенок в два  руса одна над другой, наклонно вниз и тангенциально к условным вертикальным телам вращени , и воздушными соплами, установленными в двух  русах на противоположной большой стенке камеры против горелок и тангенциально направленными к тем же телам вращени  аналогично горелкам.

За счет взаимодействи  тангенциально направленных струй и воздуха положение  дра факела стало более стабильным. Благодар  движению догорающих потоком топочных газов в верхнюю часть топочного обьема через межструйные пространства обеспечен интенсивный тепломассообмен между топочными Тазами и свежими стру ми , что особенно важно дл  эффективного прогрева и раннего зажигани  топливных струй. Уменьшение избытка воздуха в корне топливных струй до а 0,85 (ступенчатое сжигание) привело к снижению образовани  окислов азота в топке.

Недостатком топки-прототипа  вл етс  невысока  ее экономичность, что выражаетс  в повышенном критическом избытке воздуха на выходе из топки и, как следствие. недостаточно глубоком подавлении образовани  окислов азота. Эти недостатки св заны с несовершенством перемешивани 

сл

С

м о

го

8

,N3

вторичного воздуха с догорающим топливом и с неравномерностью загрузки соседних межструйных пространств выход щими вверх продуктами горени .

Целью изобретени   вл етс  повышение экономичности и снижение содержани  окислов азота в продуктах сгорани .

Указанна  цель достигаетс  тем, что предлагаема  топка, как и прототип, содержит вертикальную пр моугольную камеру сгорани  с горелками, размещенными на одной из больших ее стенок в два  руса одна над другой, наклонно вниз и тангенциально к условным вертикальным телам вращени , и воздушными соплами, установленными против горелок верхнего  руса аналогично последним .

В отличие от топки-прототипа камера сгорани  снабжена дополнительными горелками , размещенными под воздушными соплами против горелок нижнего  руса и аналогино последним, горелки и воздушные сопла в своих  русах установлены с одинаковым углом наклона горизонтальной IJDO- екции их осей к большим стенкам, на которых они расположены, причем угол наклона горизонтальной проекции осей горелок нижнего  руса меньше аналогичного угла наклона горелок и сопл верхнее о  руса.

Дл  достижени  наибольшего эффекта горелки нижнего  руса установлены с углом наклона горизонтальной проекции их осей к большим стенкам, на которых они расположены , равным. 90 - arctg , a i орелки верхнего  руса и воздушные сопла установлены наклонно вниз с углом равным (arctg2L/B)- larcg(tg о + 21/в)°, где В - рассто ние между большими стенками камеры сгорани ; S - рассто ние между горелками и соплами в  русах; L - рассто ние между  русами горелок; а- угол наклона вниз горелок нижнего  руса по отношению к горизонтальной плоскости.

Благодар  указанным отличительным признакам аэродинамика факела в предлагаемой топке оптимизируетс  по сравнению с топкой-прототипом, что приводит к указанному эффекту,

На фиг. 1 изображена топка, продольный разрез; :ia фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Топка содержит вертикальную пр моугольную камеру 1 сгорани  с горелками 2 нижнего  руса и горелками 3 верхнего  руса , размещенными на большой стенке 4 камеры 1 сгорани  одна над другой, наклонно вниз и тангенциально к условным вертикальным телам вращени , и воздушными соплами 5, устаноа-прнными против горелок

3верхнего  руса, аналогично последним, на стенке 6 камеры 1 сгорани . На этой же стенке 6 под воздушными соплами 5 установлены дополнительные горелки 7 против

горелок 2 нижнего  руса стенки 4. (орелки 2 и 7 нижнего  руса установлены с одинаковым углом у наклона горизонтальных проекций их осей к большим стенкам соответственно 4 и 6, на которых они расположены . Горелки 3 и воздушные сопла 5 верхнего  руса установлены с одинаковым углом уЗ наклона горизонтальных проекций их осей к тем же стенкам 4 и б. Угол наклона у горизонтальных проекций

осей горелок 2 и горелок 7 нижнего  руса соответственно к стенке 4 и стенке б камеры 1 сгорани  выбран меньшим, чем угол наклона / горизонтальных проекций осей горелок 3 верхнего  руса и воздушных сопл 5

соответственно к стенке 4 и стенде 6 камеры 1 сгорани . Как это видно из фиг. 3, угол наклона у составл ет (90-arctgs/2B)°. где В - рассто ние между большими стенками

4и С камеры 1 сгорани ; S - рассто ние между горелками 2, 3, 7 и воздушными со

плами 5 в пределах  руса. Угол о наклона вниз осей горелок 3 веохнего  руса и воздушных сопл 5 относительно горизонтальной плоскости, как видно из фиг. 1, больше

arctg2l /B и меньше (tg a + 2L/B), где L - рассто ние между горелками 2 нижнего  руса и горелками 3 верхнего  руса, а а - угол наклона осей горелок 2 нижнего  руса к горизонтальной плоскости. Например, дл 

топки, имеющей глубину (пг ос м труЬ) В - 5440 мм, горизонтальный шаг S размещени  горелок и воздушных сопл в пределах 2100-2200 мм, рассто ние между  русами горелок L -j 2500 мм и угол наклона горелок

нижнего  руса а 15°, углы у,/3 по целесообразна выбирать равными 79, ОЬ и 45° соответственно,

Топка работает следующим образом. Топливно-воздушна  смесь подаетс  в

камеру 1 сгорани  через горелки 2, 3 и 7 и загораетс  с избытком воздуха в корне струйных факелов а 0.85 от стзхиомет- рического количества. Недостающий до полного выгорани  топлива воздух подаетс  в камеру 1 сгорани  через воздушные сопла 5. В топочном объеме камеры 1 сгорани  этот воздух перемешиваетс  с недогоревшим в струйных факелах топливом, в результате чего происходит его дожигание

в центральной зоне объема камеры 1 сгорани  и в межструйных пространствах.

Особенность механизма перемешивани  реагентов и дожигани  топлива в предлагаемой топке заключаетс  в следующем.

Благодар  предложенному размещению горелок 7 нижнего  руса на стенке 6 под воздушными соплами 5 напротив горелок 2 стенки 4, а также меньшему углу у наклона горизонтальных проекций осей юрелок 2 и 7 нижнего  руса к стенкам 4 и 6 по сравнению с аналогичным углом /3 наклона горелок 3 и воздушных сопл 5 верхнего  руса в топке обеспечиваетс  дзаик.одей.лвие систем вихрей с избытком и недостатком кислорода. В верхних вихр х , генерируемых тангенциально направленными стру ми горелок 3 и воздушных сопл 5. продукты горени  содержат избыток кислорода и имеют из-за большей плотности тока более высокую вертикальную составл ющую скорости по сравнению с вихр ми нижней системы, генерируемыми тангенциачьио направленными стру ми горелок 2 и 7, имеющими недостаток кислорода . Благодар  указанному взаимодействию избыточный кислород равномерно подмешиваетс  к топливовоздушным стру м, вынос щим его в межструйные пространства к стенкам 4 и 6. На этом пути перемешивани  происходит догорание топлива, которое заканчиваетс  в восход щем в межструйных пространствах потоке продуктов горени  в результате турбулизации их свежими стру ми горелок 2, 3, 7 и воздушных сопл 5.

Угол у наклона горизонтальных проекций осей горелок 2 и 7 нижнего  руса к стенкам 4 и 6 равен (90 - arctg S/2B)°. что позвол ет усилить эффект равномерного распределени  реагентов по фронту камеры 1 сгорани  благодар  одинаковым рассто ни м между ос ми любых двух еегедних струй в плоскости ее симметрии.

Угол 6 наклона вниз осей горелок 3 и воздушных сопл 5, установленных в верхнем  русе, выбран в зависимости от рассто ни  L между  русами и угла о наклона аниэ осей горелок 2 и 7 нижнего  руса в пределах (arctg2L/B)°- arctg(tg о 2L/B )°. Это усиливает эффект взаимодействи  указанных систем вихрей благодар  тому, что, во-первых, верхние вихри успевают до момента указанного взаимодействи  с нижними вихр ми сформироватьс , а во-вторых, те и другие образуютс  на достаточно близ ком рассто нии один от другого.

Как показали испытани , предложенна  конструкци  топки позвол ет по сравнению с прототипом более чем на 0,3% повысить экономичность с одновременным смижеии ем выброса окислов азота (примерно на Ш- 15%).

Claims (2)

1.Топка, содержаща  вертикальную пр моугольную камеру сгорани  с гор-элками , размещенными на одной из больших ее стенок в два  руса друг над другом наклонно вниз и тангенциально к условным вертикальным телам вращени , и воздушными со

плами, установленными против горелок верхнего  руса аналогично последним о т ичающа с  тем, что, с цепью псвышент экономичности и снижени  содержани  окислов азота в продуктах сгорани , кзмерз

сгорани  снабжена дополнительными го релками, размещенными под воздушными соплами против горелок нижнего  руса и аналогично последним, горелки в своих чру сах и воздушные сопла установлены с одпнаковым углом наклона горизонтальной проекции их осей к большим стенкам, на которых они расположены, причем угол поклона горизонтальной проекции осей горелок нижнего  руса меньше аналогичного уг лэ

наклона горелок и сопл верхнего  руса.

2.Топка по п. 1,отличающа с  тем, что горелки нижнего  руса установлены с углом наклона горизонтальной проекции их осей к бодьшим стенкам, на которых они

расположены, равным 90 - arctg , з горелки верхнего  руса и воздушные соппа установлены наклонно вниз с углом, равным arctg 2L/e...arctg(tg a + 2L/e). где В - рассто ние между большими стенкл- ми камеры сгорани ;

S - рассто ние между горелками или соплами в  русах;

L - рассто ние между  русами горелок; а -угол наклона вниз орелок нижнего  руса.

Jf

I

t

s

Jfi

&

r

±8070

4§3

Фиг. 1

AzA

&

г

фиг.З