RU2379585C1

RU2379585C1 - Boiler furnace

Info

Publication number: RU2379585C1
Application number: RU2008148809/06A
Authority: RU
Inventors: Виталий Алексеевич Дубровский (RU); Виталий Алексеевич Дубровский; Жорж Леонидович Евтихов (RU); Жорж Леонидович Евтихов; Марина Витальевна Зубова (RU); Марина Витальевна Зубова
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2010-01-20

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: boiler furnace includes water walls comprising many-sided gas duct divided with division water walls into central and peripheral combustion chambers which are interconnected with upper and lower bypass openings; at that, division water walls are installed so that they are adjacent to adjacent water walls comprising angles of gas duct, on which there installed are burners and air nozzles directed inside peripheral and central combustion chambers respectively, and each peripheral combustion chamber is equipped with bottom made in the form of two slopes installed at an angle to each other and to horizon, connected with their upper edges to adjacent water walls, and with their side edges facing the central combustion chamber - to division water walls; at that, slopes are comprised with projections of adjacent water walls inside peripheral combustion chambers; at that, between top parts of projections separated by the angle of opening the flame of air nozzles installed under them there formed are the above described lower bypass openings lying in horizontal plane, and their axes in each peripheral combustion chamber are directed tangentially to internal conditional circle of central combustion chamber, to which there also tangentially directed are axes of the above air nozzles of central combustion chamber; at that, under the above air nozzles there installed are additional air nozzles of central combustion chamber, which are also directed tangentially to external conditional circle of central combustion chamber.

EFFECT: possibility of eliminating unburned carbon with failure and increasing efficiency of pulverised coal burnout in central combustion chamber.

4 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для сжигания топлива на тепловых электростанциях.The invention relates to the field of power engineering and can be used for burning fuel in thermal power plants.

Известно топочное устройство (патент РФ №1740869, МПК F23C 5/08, 1990), содержащее настенные экраны, образующие многогранный газоход, разделенный двухсветными экранами на центральную и периферийные камеры сгорания, сообщающиеся верхними и нижними перепускными окнами, при этом двухсветные экраны установлены с примыканием к смежным настенным экранам, образующим углы газохода, на которых установлены горелки, направленные внутрь периферийных камер сгорания.A furnace device is known (RF patent No. 1740869, IPC F23C 5/08, 1990), comprising wall screens forming a multifaceted gas duct divided by dual-screen screens into central and peripheral combustion chambers communicating with upper and lower bypass windows, with dual-screen screens mounted adjacent to adjacent wall screens forming the corners of the duct, on which burners are installed, directed inside the peripheral combustion chambers.

Недостатком известного топочного устройства является отсутствие термоподготовки крупнодисперсной пыли.A disadvantage of the known furnace device is the lack of heat treatment of coarse dust.

Известна топка котла (авт. свидетельство СССР №1379569, МПК F23C 5/08, 1986), содержащая настенные экраны, образующие многогранный газоход, разделенный двухсветными экранами на центральную и периферийные камеры сгорания, сообщающиеся верхними и нижними перепускными окнами, при этом двухсветные экраны в верхней части примыкают к смежным настенным экранам, образующим углы газохода, на которых установлены горелки, направленные внутрь периферийных камер сгорания, а под периферийной камеры сгорания выполнен в виде перегородки, в которой выполнены указанные перепускные окна.A boiler furnace is known (USSR author's certificate No. 1379569, IPC F23C 5/08, 1986), containing wall screens forming a multifaceted gas duct, divided by two-screen screens into central and peripheral combustion chambers, communicating with upper and lower bypass windows, with double-screen screens in the upper part is adjacent to adjacent wall screens forming the corners of the gas duct, on which burners are installed, directed inside the peripheral combustion chambers, and under the peripheral combustion chamber it is made in the form of a partition in which associated bypass ports.

Недостатком известной топки котла является сложность ее изготовления.A disadvantage of the known boiler furnace is the complexity of its manufacture.

Известна топка котла (патент РФ №2113655, МПК F23C 5/08, опубл. 20.06.98 Бюл. №17), содержащая настенные экраны, образующие многогранный газоход, разделенный двухсветными экранами на центральную и периферийные камеры сгорания, сообщающиеся верхними и нижними перепускными окнами, при этом двухсветные экраны установлены с примыканием к смежным настенным экранам, образующим углы газохода, на которых установлены горелки и воздушные сопла, направленные соответственно внутрь периферийных и центральной камер сгорания, а каждая периферийная камера сгорания снабжена подом, выполненным в виде двух скатов, установленных под углом друг к другу и к горизонту, верхними торцами соединенных со смежными настенными экранами, а боковыми торцами, обращенными к центральной камере сгорания, - с двухсветными экранами, причем скаты образованы выступами смежных настенных экранов внутрь периферийных камер сгорания, при этом между вершинами выступов, разведенных на угол раскрытия факела воздушных сопел, установленных под ними, образованы указанные нижние перепускные окна.Known furnace of the boiler (RF patent No. 21113655, IPC F23C 5/08, publ. 06/20/98 Bul. No. 17) containing wall screens forming a multifaceted gas duct, divided by two-color screens into the central and peripheral combustion chambers, communicating with the upper and lower bypass windows in this case, two-light screens are installed adjacent to adjacent wall screens forming the corners of the gas duct, on which burners and air nozzles are installed, directed respectively into the peripheral and central combustion chambers, and each peripheral chamber is burned I am equipped with a hearth made in the form of two slopes, installed at an angle to each other and to the horizon, with the upper ends connected to adjacent wall screens, and the side ends facing the central combustion chamber with double-light screens, the slopes being formed by the protrusions of adjacent wall screens inside the peripheral combustion chambers, while the lower bypass windows are formed between the tops of the protrusions bent at the opening angle of the torch of the air nozzles mounted beneath them.

К недостаткам известной топки можно отнести возможность провала топлива на под центральной камеры сгорания и неэффективное выгорание пыли в центральной камере сгорания.The disadvantages of the known firebox include the possibility of a fuel failure at under the central combustion chamber and inefficient burnout of dust in the central combustion chamber.

В основу изобретения положена задача - исключение провала топлива и повышение эффективности выгорания пыли в центральной камере сгорания.The basis of the invention is the task of eliminating a fuel failure and increasing the efficiency of dust burning in the central combustion chamber.

Поставленная задача решается тем, что в топке котла, содержащей настенные экраны, образующие многогранный газоход, разделенный двухсветными экранами на центральную и периферийные камеры сгорания, сообщающиеся верхними и нижними перепускными окнами, при этом двухсветные экраны установлены с примыканием к смежным настенным экранам, образующим углы газохода, на которых установлены горелки и воздушные сопла, направленные соответственно внутрь периферийных и центральной камер сгорания, а каждая периферийная камера сгорания снабжена подом, выполненным в виде двух скатов, установленных под углом друг к другу и к горизонту, верхними торцами соединенных со смежными настенными экранами, а боковыми торцами, обращенными к центральной камере сгорания, - с двухсветными экранами, причем скаты образованы выступами смежных настенных экранов внутрь периферийных камер сгорания, при этом между вершинами выступов, разведенных на угол раскрытия факела воздушных сопел, установленных под ними, образованы указанные нижние перепускные окна, согласно изобретению ось нижнего перепускного окна, лежащего в горизонтальной плоскости в каждой периферийной камере сгорания, тангенциально направлена к внутренней условной окружности центральной камеры сгорания, к которой также тангенциально направлены оси указанных воздушных сопел центральной камеры сгорания, при этом под указанными воздушными соплами установлены дополнительные воздушные сопла, тангенциально направленные к внешней условной окружности центральной камеры сгорания.The problem is solved in that in the furnace of the boiler containing wall screens forming a multifaceted gas duct, divided by two-color screens into central and peripheral combustion chambers, communicating with upper and lower bypass windows, while two-color screens are installed adjacent to adjacent wall screens forming the corners of the gas duct on which burners and air nozzles are installed, directed respectively into the peripheral and central combustion chambers, and each peripheral combustion chamber is provided with m, made in the form of two slopes, installed at an angle to each other and to the horizon, with the upper ends connected to adjacent wall screens, and the side ends facing the central combustion chamber, with double-screen, and the slopes are formed by the protrusions of adjacent wall screens inside the peripheral combustion chambers, while between the tops of the protrusions bent at the opening angle of the torch of the air nozzles installed under them, said lower bypass windows are formed, according to the invention, the axis of the lower bypass about on lying in a horizontal plane in each peripheral combustion chamber, tangentially directed to the inner conditional circumference of the central combustion chamber, to which the axes of the indicated air nozzles of the central combustion chamber are also tangentially directed, with additional air nozzles installed tangentially directed to the external conditional circumference of the central combustion chamber.

Размещение в каждой периферийной камере сгорания нижнего перепускного окна, лежащего в горизонтальной плоскости, ось которого тангенциально направлена к внутренней условной окружности центральной камеры сгорания, на которую также тангенциально направлены оси указанных воздушных сопел центральной камеры сгорания, при этом под указанными воздушными соплами установлены дополнительные воздушные сопла, тангенциально направленные к внешней условной окружности центральной камеры сгорания, позволяет исключить провал топлива и повысить эффективность выгорания пыли в центральной камере сгорания. Это достигается тем, что указанные воздушные сопла под нижним горизонтальным перепускным окном в каждой периферийной камере сгорания подхватывают всю пыль и направляют ее к внутренней условной окружности центральной камеры сгорания, формируя центральный вихревой жгут, а дополнительные воздушные сопла центральной камеры сгорания захватывают остатки пыли, провалившиеся через указанные воздушные сопла, и направляют ее к внешней условной окружности центральной камеры сгорания, при этом общее количество воздуха подается с недостатком, что снижает образование окислов азота. Полукокс в центральном пылевом жгуте за счет его вращения перемещается во внешнюю оболочку условной окружности, а безынерционный воздух - во внутреннюю, что ведет к эффективному перемешиванию горючего с окислителем и быстрому выгоранию пыли, чем и достигается выполнение задачи изобретения. Выполнение центральной камеры сгорания в виде восьмигранной вертикальной призмы из чередующихся равных граней настенных и двухсветных экранов позволяет увеличить время витания пыли, так как приближенная к кольцевой форма камеры с тангенциальными воздушными соплами вдоль двухсветных экранов обеспечивает принудительную циркуляцию пыли вдоль двухсветных экранов, создавая горизонтальное вращение пыли до ее полного выгорания.Placement in each peripheral combustion chamber of a lower bypass window lying in a horizontal plane, the axis of which is tangentially directed to the inner conditional circumference of the central combustion chamber, to which the axes of the indicated air nozzles of the central combustion chamber are also tangentially directed, with additional air nozzles installed under the indicated air nozzles tangentially directed to the external conditional circumference of the central combustion chamber, eliminates fuel failure and increase ffektivnost dust burning in the central combustion chamber. This is achieved by the fact that these air nozzles under the lower horizontal bypass window in each peripheral combustion chamber pick up all the dust and direct it to the inner circumferential circumference of the central combustion chamber, forming a central vortex tourniquet, and additional air nozzles of the central combustion chamber capture dust residues that have fallen through these air nozzles, and direct it to the outer circumference of the central combustion chamber, while the total amount of air is supplied with a deficiency, h This reduces the formation of nitrogen oxides. The semi-coke in the central dust bundle, due to its rotation, moves to the outer shell of the circumference, and the inertialess air moves to the inner one, which leads to efficient mixing of the fuel with the oxidizing agent and the dust quickly burns out, which accomplishes the task of the invention. The execution of the central combustion chamber in the form of an octagonal vertical prism of alternating equal faces of wall and double-light screens allows to increase the time of dust soaking, since the chamber close to the annular shape with tangential air nozzles along the double-light screens provides forced dust circulation along the double-light screens, creating a horizontal rotation of dust up to its complete burnout.

На фиг.1 изображена топка котла, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1.Figure 1 shows the boiler furnace, a longitudinal section; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section bB in figure 1; figure 4 - section bb in figure 1.

Топка котла содержит настенные экраны 1, образующие многогранный газоход, разделенный двухсветными экранами 2 на центральную и периферийные камеры 3 и 4 сгорания, сообщающиеся верхними и нижними перепускными окнами 5 и 6, при этом двухсветные экраны 2 установлены с примыканием к смежным настенным экранам 1, образующим углы газохода, на которых установлены горелки 7, направленные внутрь периферийных камер 4 сгорания, и воздушные сопла 8 и 9, направленные внутрь центральной камеры 3 сгорания, а каждая периферийная камера 4 сгорания снабжена подом, выполненным в виде двух скатов 10 и 11, установленных под углом друг к другу и к горизонту, верхними торцами соединенных со смежными настенными экранами 1, а боковыми торцами, обращенными к центральной камере 3 сгорания, - с двухсветными экранами 2, причем скаты 10 и 11 образованы выступами смежных настенных экранов 1 внутрь периферийных камер 4 сгорания, при этом между вершинами 12 выступов, разведенных на угол раскрытия факела воздушных сопел 8, установленных под ними, образованы указанные нижние перепускные окна 6, лежащие в горизонтальной плоскости, ось которых тангенциально направлена к внутренней условной окружности центральной камеры 3 сгорания, при этом указанные воздушные сопла 8, установленные под нижними горизонтальными окнами 6, также тангенциально направлены к внутренней условной окружности центральной камеры 3 сгорания, а дополнительные воздушные сопла 9, установленные под указанными соплами 8, тангенциально направлены к внешней условной окружности.The boiler furnace contains wall shields 1, forming a multifaceted gas duct, divided by two-light shields 2 into central and peripheral combustion chambers 3 and 4, communicating with upper and lower bypass windows 5 and 6, while two-light shields 2 are installed adjacent to adjacent wall screens 1, forming the corners of the gas duct, on which the burners 7 are installed, directed inside the peripheral combustion chambers 4, and air nozzles 8 and 9, directed inside the central combustion chamber 3, and each peripheral combustion chamber 4 is provided with a hearth, made in the form of two slopes 10 and 11, installed at an angle to each other and to the horizon, the upper ends connected to adjacent wall screens 1, and the side ends facing the central combustion chamber 3, with double-light screens 2, and the slopes 10 and 11 formed by the protrusions of adjacent wall shields 1 inside the peripheral combustion chambers 4, while between the vertices 12 of the protrusions divorced by the opening angle of the torch of the air nozzles 8 installed below them, the said lower bypass windows 6 are formed lying in a horizontal plane the axis of which is tangentially directed to the inner circumferential circumference of the central combustion chamber 3, wherein said air nozzles 8 mounted below the lower horizontal windows 6 are also tangentially directed to the inner circumferential circumference of the central combustion chamber 3, and additional air nozzles 9 mounted under said nozzles 8, tangentially directed to the outer circumference.

Топка котла содержит также тангенциальные горелки 13 и воздушные сопла 14, установленные на настенных экранах 1, свободных от периферийных камер 4 сгорания, между нижними и верхними перепускными окнами 6 и 5.The boiler furnace also contains tangential burners 13 and air nozzles 14 mounted on wall screens 1, free of peripheral combustion chambers 4, between the lower and upper bypass windows 6 and 5.

Каждый из двухсветных экранов 2 выполнен из двух вертикальных ширм 15 и 16, на входе и выходе которых установлены коллекторы 17, а сами ширмы заведены внутрь топки со стороны смежных настенных экранов 1 путем разводки или вырезки соответствующих труб в настенных экранах 1 и соединены между собой внутри топки, при этом центральная камера 3 сгорания выполнена в виде восьмигранной вертикальной призмы с равными гранями, образованной чередующимися настенными и двухсветными экранами 1 и 2.Each of the two-light screens 2 is made of two vertical screens 15 and 16, at the input and output of which collectors 17 are installed, and the screens themselves are brought inside the furnace from the side of adjacent wall screens 1 by wiring or cutting the corresponding pipes in the wall screens 1 and interconnected inside firebox, while the central combustion chamber 3 is made in the form of an octagonal vertical prism with equal faces formed by alternating wall and two-light screens 1 and 2.

Топка работает следующим образом.The furnace works as follows.

Крупнодисперсная пыль подается в горелки 7 с первичным воздухом. Проходя через периферийные камеры 4 сгорания, пыль коксуется и через нижние перепускные окна 6 попадает в струи воздуха, подаваемого из сопел 8 и 9, и выносится в центральную камеру 3 сгорания, В тангенциальные горелки 13 центральной камеры 3 сгорания может подаваться мелкодисперсная пыль или воздух. Внутри восьмигранной центральной камеры 3 сгорания образуется вращающийся в горизонтальной плоскости вихрь, догорание которого обеспечивается воздухом, подаваемым в верхние тангенциальные сопла 14 центральной камеры 3 сгорания. Благодаря предварительному коксованию пыли в периферийных камерах 4 сгорания, выгорание частиц пыли в центральной камере 3 сгорания происходит быстрее, чем в случае подачи неподготовленного топлива: горение происходит в активной зоне на уровне двухсветных экранов 2, увеличивающих поверхность теплосъема за счет лучистой энергии. Факел не затягивается в газоход и не шлакует конвективные поверхности нагрева. Исключаются угловые застойные зоны, центральная камера 3 сгорания приближается к кольцевой, что увеличивает время витания пыли и способствует ее полному выгоранию. Установка 2-х ярусов воздушных сопел под перепускными окнами 6 исключает провал топлива, а направление сопел на разные условные окружности центральной камеры 3 сгорания позволяет повысить эффективность выгорания пыли за счет ее более интенсивного перемешивания с воздухом. Кроме того, создание тангенциальной крутки пыли и воздуха в горизонтальной плоскости вдоль двусветных экранов в центральной камере 3 сгорания усиливает теплообмен между экранами и горящей пылью.Coarse dust is fed into the burners 7 with primary air. Passing through the peripheral combustion chambers 4, the dust is coked and through the lower bypass windows 6 it enters the jets of air supplied from the nozzles 8 and 9 and is taken out to the central combustion chamber 3. Fine dust or air can be supplied to the tangential burners 13 of the central combustion chamber 3. Inside the octagonal central combustion chamber 3, a vortex rotating in the horizontal plane is formed, the combustion of which is ensured by air supplied to the upper tangential nozzles 14 of the central combustion chamber 3. Due to preliminary coking of dust in the peripheral combustion chambers 4, the combustion of dust particles in the central combustion chamber 3 is faster than in the case of unprepared fuel: combustion occurs in the active zone at the level of two-color screens 2, which increase the heat removal surface due to radiant energy. The torch is not drawn into the flue and does not slag the convective heating surfaces. Corner stagnant zones are excluded, the central combustion chamber 3 approaches the annular one, which increases the time of dust soaring and contributes to its complete burnout. The installation of 2 tiers of air nozzles under the bypass windows 6 eliminates fuel failure, and the direction of the nozzles to different conventional circles of the central combustion chamber 3 allows to increase the efficiency of dust burning due to its more intensive mixing with air. In addition, the creation of a tangential twist of dust and air in a horizontal plane along two-lumen screens in the central combustion chamber 3 enhances heat transfer between the screens and burning dust.

Установка вертикальных ширм 15 и 16 двухсветных экранов 2 не требует значительных материальных затрат, так как ширмы заводятся внутрь топки путем разводки или вырезки соответствующих труб настенных экранов 1.The installation of vertical screens 15 and 16 of two-color screens 2 does not require significant material costs, since the screens are wound inside the furnace by wiring or cutting the corresponding pipes of the wall screens 1.

Таким образом, благодаря предлагаемым техническим решениям достигается выполнение задачи изобретения.Thus, thanks to the proposed technical solutions, the achievement of the objective of the invention is achieved.

Claims

The boiler firebox contains wall shields forming a multifaceted gas duct, divided by two-light screens into the central and peripheral combustion chambers, communicating with upper and lower bypass windows, while the two-light screens are installed adjacent to adjacent wall screens that form the corners of the gas duct, on which burners and air nozzles directed respectively into the peripheral and central combustion chambers, and each peripheral combustion chamber is provided with a hearth made in the form of two slopes, installed connected at an angle to each other and to the horizon, with the upper ends connected to adjacent wall shields, and the side ends facing the central combustion chamber with double-shields, the slopes being formed by the protrusions of adjacent wall shields inside the peripheral combustion chambers, while between the tops of the protrusions , divorced at the angle of opening of the torch of the air nozzles installed under them, lower bypass windows are formed, characterized in that the axis of the lower bypass window in each peripheral combustion chamber lying in the horizontal plane, tangentially directed to the inner conditional circumference of the central combustion chamber, to which the axes of the indicated air nozzles of the central combustion chamber are also tangentially directed, while additional air nozzles are mounted under the indicated air nozzles directed to the outer conditional circumference of the central combustion chamber.