RU2313034C1

RU2313034C1 - Furnace

Info

Publication number: RU2313034C1
Application number: RU2006123281/06A
Authority: RU
Inventors: Виталий Алексеевич Дубровский (RU); Виталий Алексеевич Дубровский; Жорж Леонидович Евтихов (RU); Жорж Леонидович Евтихов; Геннадий Михайлович Анохин (RU); Геннадий Михайлович Анохин; В чеслав Александрович Глинчиков (RU); Вячеслав Александрович Глинчиков; Юрий Владимирович Видин (RU); Юрий Владимирович Видин; Марина Витальевна Зубова (RU); Марина Витальевна Зубова; Владимир Иванович Левковский (RU); Владимир Иванович Левковский; Аманжол Муканович Смаков (RU); Аманжол Муканович Смаков; Александр Алексеевич Рыжов (RU); Александр Алексеевич Рыжов; нов Николай Ильич Кирь (RU); Николай Ильич Кирьянов
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2007-12-20

Abstract

FIELD: thermal power stations for lighting-up of boilers, provides for a two-stage ignition of dust in one burner and an optimal dust-air relation for starting of a fire.

SUBSTANCE: the furnace has a central and peripheral combustion chambers, burner with a circulation tube, burner nozzle, in which the circulation tube is placed with an annular gap, according to the invention, the cold high-pressure air nozzles are introduced accompanying the flow in the annular gap, and their outlet faces are positioned in the plane of the outlet and inlet faces of the circulation tube and the burner nozzle, respectively, connected to the source of hot low-pressure air.

EFFECT: provided a two-stage ignition of dust in one burner and on optimal dust-air relation fort starting of a fire.

1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в топках котлов, работающих на углях.The invention relates to a power system and can be used in the furnaces of coal-fired boilers.

Известна топка, содержащая центральную и периферийную камеры сгорания, разделенные экраном и сообщающиеся перепускными окнами, и горелочные устройства, выходные участки которых заведены в объем периферийных камер сгорания и окружены циркуляционными трубами, перед входными торцами которых размещены сопла подачи инжектирующего агента, а на выходных торцах установлены горелочные насадки с образование кольцевого зазора между ними, причем каждая циркуляционная труба размещена внутри горелочного насадка, и источники пыли, соединенные с горелочными устройствами основным и байпасным пылепроводами с шиберами (патент РФ №2095684, МПК F23С 5/08, 1997).Known a furnace containing a Central and peripheral combustion chambers, separated by a screen and communicating bypass windows, and burner devices, the output sections of which are brought into the volume of the peripheral combustion chambers and are surrounded by circulation pipes, in front of the inlet ends of which nozzles of injection of the injecting agent are placed, and at the outlet ends are installed burner nozzles with the formation of an annular gap between them, with each circulation pipe placed inside the burner nozzle, and dust sources connected to main devices and bypass dust pipelines with gates (RF patent No. 2095684, IPC F23C 5/08, 1997).

Недостатком известной топки является сложность конструкции.A disadvantage of the known firebox is the complexity of the design.

Известна топка, содержащая центральную и периферийную камеры сгорания, разделенные экраном и сообщающиеся перепускным окном, горелочное устройство, выходной участок которого заведен в объем периферийной камеры сгорания и окружен циркуляционной трубой, перед входным торцом которой размещены сопла подачи инжектирующего агента, а на выходном торце установлен горелочный насадок, причем циркуляционная труба размещена внутри горелочного насадка с образованием кольцевого зазора между ними, и источник пыли, соединенный с горелочным устройством основным и байпасным пылепроводами с шибером, при этом байпасный пылепровод соединен с циркуляционной трубой, заведенной вовнутрь основного пылепровода, подключенного к горелочному насадку (патент РФ №2206824, МПК F23С 5/08, 6/04, 2003).A furnace is known that contains a central and peripheral combustion chamber, separated by a screen and communicating with a bypass window, a burner device, the output section of which is brought into the volume of the peripheral combustion chamber and is surrounded by a circulation pipe, in front of the inlet end of which there are nozzles for supplying an injection agent, and a burner is installed at the outlet end nozzles, and the circulation pipe is placed inside the burner nozzle with the formation of an annular gap between them, and a dust source connected to the burner device Twomey main and bypass pyleprovodami a damper, wherein the bypass pyleprovod connected to the circulation pipe, wound up inside the main pyleprovoda connected to the burner nozzle (RF patent №2206824, IPC F23S 5/08, 6/04, 2003).

Недостатком известной топки является недостаток воздуха: одно сопло на три факела.A disadvantage of the known firebox is the lack of air: one nozzle for three torches.

Известна топка, содержащая центральную и периферийную камеры сгорания, разделенные экраном и сообщающиеся перепускным окном, горелочное устройство, выходной участок которого заведен в объем периферийной камеры сгорания и окружен циркуляционной трубой, перед входным торцом которой размещены сопла подачи инжектирующего агента и воздуха, а на выходном торце установлен горелочный насадок, причем циркуляционная труба размещена внутри горелочного насадка с образованием кольцевого зазора между ними, и источник пыли, соединенный с горелочным устройством основным и байпасным пылепроводами с шибером, при этом байпасный пылепровод соединен с циркуляционной трубой, заведенной вовнутрь основного пылепровода, подключенного к горелочному насадку, причем горелочный насадок и циркуляционная труба выполнены в виде конфузоров, а байпасный пылепровод подсоединен к источнику тонкодисперсной пыли (патент РФ №2248501, МПК F23С 5/08, 6/04, 2005).Known a furnace containing a Central and peripheral combustion chambers, separated by a screen and communicating with a bypass window, a burner device, the output section of which is brought into the volume of the peripheral combustion chamber and is surrounded by a circulation pipe, in front of the inlet end of which there are nozzles for supplying an injection agent and air, and at the outlet end a burner nozzle is installed, and the circulation pipe is placed inside the burner nozzle with the formation of an annular gap between them, and a dust source connected to the burner the main and bypass dust pipelines with a gate, the bypass dust pipe is connected to the circulation pipe connected inside the main dust pipe connected to the burner nozzle, the burner nozzles and the circulation pipe made in the form of confusers, and the bypass dust pipe is connected to the patent dust source No. 22448501, IPC F23C 5/08, 6/04, 2005).

Недостатком известной топки является необходимость приготовления и тонкодисперсной и крупнодисперсной пыли, при недостатке воздуха, т.к. одно сопло используется на три факела.A disadvantage of the known furnace is the need to prepare fine and coarse dust, with a lack of air, because one nozzle is used on three torches.

Задача изобретения - повышение эффективности воспламенения.The objective of the invention is to increase the efficiency of ignition.

Поставленная задача решается тем, что в топке, содержащей центральную и по меньшей мере одну периферийную камеры сгорания, разделенные экраном и сообщающиеся перепускным окном, горелочное устройство, выходной участок которого заведен в объем периферийной камеры сгорания, с циркуляционной трубой, перед входным торцом которой размещено сопло подачи инжектирующего агента, а со стороны выходного торца установлен горелочный насадок так, что циркуляционная труба размещена внутри горелочного насадка с образованием кольцевого зазора между ними, источники пыли высокой концентрации, холодного высоконапорного и слабонапорного горячего воздуха, и воздушные сопла, согласно изобретению в кольцевой зазор между циркуляционной трубой и горелочным насадком спутно потоку заведены сопла высоконапорного холодного воздуха, выходные торцы которых расположены в плоскости выходного и входного торцов соответственно циркуляционной трубы и горелочного насадка, подсоединенного к источнику слабонапорного горячего воздуха.The problem is solved in that in a furnace containing a central and at least one peripheral combustion chamber, separated by a screen and communicating with a bypass window, a burner device, the outlet portion of which is brought into the volume of the peripheral combustion chamber, with a circulation pipe, in front of the inlet end of which there is a nozzle injection agent, and from the side of the outlet end the burner nozzles are installed so that the circulation pipe is placed inside the burner nozzle with the formation of an annular gap between them, sources of dust of high concentration, cold high-pressure and low-pressure hot air, and air nozzles, according to the invention, nozzles of high-pressure cold air are inserted into the annular gap between the circulation pipe and the burner nozzle, the outlet ends of which are located in the plane of the outlet and inlet ends of the circulation pipe, respectively and a burner nozzle connected to a source of low pressure hot air.

Заведение в кольцевой зазор между циркуляционной трубой и горелочным насадком спутно потоку сопел высоконапорного холодного воздуха, выходные торцы которых расположены в плоскости выходных и входных торцов соответственно циркуляционной трубы и горелочного насадка, подсоединенного к источнику горячего слабонапорного воздуха, позволяет организовать двухкаскадное воспламенение пыли в одной горелке. Первая стадия воспламенения проходит в циркуляционной трубе, а вторая - в горелочном насадке, куда и подается воздух через указанные сопла высоконапорного холодного воздуха. Кроме того, через подачу высоконапорного холодного воздуха в циркуляционную трубу и горелочный насадок обеспечивается эжекция горячего слабонапорного воздуха из сопла, что повышает эффективность воспламенения и увеличивает дальностойкость факела. Помимо этого дробная подача воздуха позволяет корректировать оптимальное соотношение пыль/воздух на стадии воспламенения, и в случае передозировки воздуха для коррекции соотношения пыль/воздух в одно из сопел 15 высоконапорного холодного воздуха может быть подана пыль. Расположение выходных торцов сопел высоконапорного холодного воздуха в плоскости выходных и входных торцов соответственно циркуляционной трубы и горелочного насадка, подсоединенного к источнику слабонапорного горячего воздуха, позволяет подать высоконапорный холодный воздух непосредственно к выходу воспламенившейся пыли из выходного торца циркуляционной трубы для обеспечения второй стадии горения. А установка входного торца горелочного насадка в этой же плоскости обеспечивает развитие второй стадии воспламенения внутри горелочного насадка, чтобы при выходе из горелочного устройства исключить возможность отрыва факела. Спутно потоку сопла высоконапорного холодного воздуха установлены для того, чтобы увеличить скорость пыли и длину факела, который должен преодолеть периферийную камеру сгорания и выйти в центральную камеру сгорания. Сопло подачи инжектирующей среды выполнено коленообразным, со скошенным углом, к которому соосно пристыковано воздушное сопло подачи высоконапорного холодного воздуха. При этом диаметр воздушного сопла подачи высоконапорного холодного воздуха меньше, чем диаметр сопла подачи инжектирующей среды, для того, чтобы обеспечить спутную подачу пыли и воздуха с большой скоростью в циркуляционную трубу для усиления эжекции, а также для разбавления высококонцентрированной пыли воздухом до оптимальной растопочной концентрации.The introduction of a high-pressure cold air nozzle into the annular gap between the circulation pipe and the burner nozzle, the outlet ends of which are located in the plane of the outlet and inlet ends of the circulation pipe and the burner nozzle connected to the source of low-pressure hot air, makes it possible to organize two-stage dust ignition in one burner. The first stage of ignition takes place in the circulation pipe, and the second in the burner nozzle, where air is supplied through the indicated nozzles of high-pressure cold air. In addition, through the supply of high-pressure cold air to the circulation pipe and the burner nozzles, ejection of hot low-pressure air from the nozzle is provided, which increases the ignition efficiency and increases the flame retardancy. In addition, a fractional air supply allows you to adjust the optimal dust / air ratio at the ignition stage, and in case of air overdose, dust can be supplied to one of the nozzles 15 of high-pressure cold air to correct the dust / air ratio. The location of the outlet ends of the nozzles of high-pressure cold air in the plane of the outlet and inlet ends of the circulation pipe and the burner nozzle, respectively, connected to the source of low-pressure hot air, allows the supply of high-pressure cold air directly to the outlet of flammable dust from the outlet end of the circulation pipe to provide a second stage of combustion. And the installation of the input end of the burner nozzle in the same plane ensures the development of the second stage of ignition inside the burner nozzle, so that when the torch exits the burner device, it is impossible to detach. The nozzles of high-pressure cold air are installed in a satellite in order to increase the speed of dust and the length of the torch, which must overcome the peripheral combustion chamber and exit into the central combustion chamber. The injection nozzle of the injecting medium is made knee-shaped with a beveled angle to which the air nozzle for supplying high-pressure cold air is coaxially joined. In this case, the diameter of the air nozzle for supplying high-pressure cold air is smaller than the diameter of the nozzle for supplying the injecting medium in order to provide a dusty air and air at a high speed in the circulating pipe to enhance ejection, as well as to dilute the highly concentrated dust with air to the optimum ignition concentration.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет увеличить эффективность воспламенения пыли высокой концентрации за счет организации двухкаскадного воспламенения ее сначала в циркуляционной трубе, где создается оптимальное соотношение пыль/воздух, для чего подается дополнительный высоконапорный холодный воздух из сопла подачи высоконапорного холодного воздуха в сопло подачи инжектирующей среды, в которое подается пыль высокой концентрации, а затем подается воздух из сопел высоконапорного холодного воздуха в горелочный насадок, где организована вторая стадия воспламенения, для которой нужен дополнительный воздух, который также усиливает эжекцию горячего слабонапорного воздуха из соответствующего сопла в зоны воспламенения, что улучшает условия воспламенения. Все это позволяет достичь решения задачи изобретения.Thus, the proposed technical solution allows to increase the ignition efficiency of high-concentration dust by organizing two-stage ignition of it first in the circulation pipe, where the optimum dust / air ratio is created, for which additional high-pressure cold air is supplied from the nozzle for supplying high-pressure cold air to the nozzle for supplying an injection medium in which high concentration dust is supplied, and then air is supplied from nozzles of high-pressure cold air to the burner casing, where the second stage of ignition is organized, for which additional air is needed, which also enhances the ejection of hot low-pressure air from the corresponding nozzle into the ignition zone, which improves the ignition conditions. All this allows to achieve the solution of the problem of the invention.

На чертеже изображен продольный разрез предлагаемой топки.The drawing shows a longitudinal section of the proposed furnace.

Топка содержит центральную и по меньшей мере одну периферийную камеры 1 и 2 сгорания, разделенные экраном 3 и сообщающиеся перепускным окном 4, горелочное устройство 5, выходной участок которого заведен в объем периферийной камеры 2 сгорания, с циркуляционной трубой 6, перед входным торцом которой размещено сопло 7 подачи инжектирующей среды и воздушное сопло 8, пристыкованное к соплу 7, соединенные соответственно с источниками 9 и 10 пыли высокой концентрации и высоконапорного холодного воздуха. Сопло 7 подачи инжектирующей среды выполнено коленообразным, со скошенным углом, к которому соосно с соплом 7 пристыковано воздушное сопло 8, при этом диаметр воздушного сопла 8 меньше, чем диаметр сопла 7. На выходном торце циркуляционной трубы 6 установлен горелочный насадок 11 с кольцевым зазором 12 между ними, причем циркуляционная труба 6 размещена внутри горелочного насадка 11. Также циркуляционная труба образует кольцевой зазор 13 с соплом 7 подачи инжектирующей среды. Топка также содержит источник 14 слабонапорного горячего воздуха. В кольцевой зазор 12 между циркуляционной трубой 6 и горелочным насадком 11 спутно потоку заведены сопла 15 высоконапорного холодного воздуха, подключенные к источнику 10 высоконапорного холодного воздуха, выходные торцы которых размещены в плоскости выходного и входного торцов соответственно циркуляционной трубы 6 и горелочного насадка 11, соединенного с источником 14 слабонапорного горячего воздуха через сопло 16, внутрь которого через стенку 17 заведено сопло 7 подачи инжектирующей среды. Выходной торец воздушного сопла 16 выполнен в виде цилиндрической вставки 18, которая может быть легко заменена, и через стенки которой в кольцевой зазор 12 заведены указанные воздушные сопла 15 подачи холодного высоконапорного воздуха, в одно из которых при необходимости может подаваться пыль высокой концентрации от источника 9. Топка также содержит сопло 19 подачи легковоспламеняющегося топлива (газ, мазут, соляровое масло или термоуголь). Горелочное устройство 5 выполнено из термостойкой стали.The furnace contains a central and at least one peripheral combustion chamber 1 and 2, separated by a screen 3 and communicating with a bypass window 4, a burner 5, the outlet portion of which is brought into the volume of the peripheral combustion chamber 2, with a circulation pipe 6, in front of the inlet end of which there is a nozzle 7 of the injection medium and the air nozzle 8, docked to the nozzle 7, respectively connected with sources 9 and 10 of high concentration dust and high-pressure cold air. The nozzle 7 for supplying an injection medium is made knee-shaped, with a beveled angle to which the air nozzle 8 is aligned coaxially with the nozzle 7, while the diameter of the air nozzle 8 is less than the diameter of the nozzle 7. At the outlet end of the circulation pipe 6, there are burner nozzles 11 with an annular gap 12 between them, and the circulation pipe 6 is placed inside the burner nozzle 11. Also, the circulation pipe forms an annular gap 13 with the nozzle 7 of the injection medium. The furnace also contains a source 14 of low pressure hot air. In the annular gap 12 between the circulation pipe 6 and the burner nozzle 11, a high-pressure cold air nozzle 15 connected to a source of high-pressure cold air 10, the outlet ends of which are placed in the plane of the outlet and inlet ends of the circulation pipe 6 and the burner nozzle 11 connected to a source 14 of low-pressure hot air through a nozzle 16, into which a nozzle 7 for supplying an injection medium is introduced through a wall 17. The output end of the air nozzle 16 is made in the form of a cylindrical insert 18, which can be easily replaced, and through the walls of which the indicated air nozzles 15 for supplying cold high pressure air are introduced into the annular gap 12, into one of which, if necessary, high concentration dust can be supplied from the source 9 The firebox also contains a nozzle 19 for supplying flammable fuel (gas, fuel oil, solar oil or thermal coal). The burner device 5 is made of heat-resistant steel.

Топка работает следующим образом.The furnace works as follows.

Включается сопло 19 легковоспламеняющегося топлива, факел которого поджигается с помощью запальника (не обозначен). После прогрева горелочного устройства 5 в растопчатом режиме включается подача пыли высокой концентрации в сопло 7 подачи инжектирующей среды от источника 9 пыли высокой концентрации с одновременной подачей высоконапорного холодного воздуха в воздушное сопло 8 от источника 10 высоконапорного холодного воздуха и осуществляется подача горячего слабонапорного воздуха в сопло 16 от источника 14. Включаются также сопла 15 подачи высоконапорного холодного воздуха от источника 10 в растопочном режиме. В циркуляционной трубе 6 пыль воспламеняется и выходит из горелочного устройства 5 в периферийную камеру 2 сгорания и прогревает ее. После прогрева стенок камеры 2 сгорания, которые выполнены в виде муфеля и поддерживают тепловую эмиссию при работе горелочного устройства 5 при отключенном сопле 19 подачи легковоспламеняющегося топлива, и при пульсациях питателя (не обозначен) осуществляется падача пыли высокой концентрации, что исключает обрыв факела. Подача холодного высоконапорного воздуха через сопла 8 и 15 увеличивает эжекцию в циркуляционной трубе 6 и горелочном насадке 11, так как увеличивается скорость истечения аэросмеси на выходном срезе торца сопла 7 подачи инжектирующей среды и на выходном срезе торца циркуляционной трубы 6, что позволяет подсасывать в циркуляционную трубу 6 больший объем горячего воздуха из сопла 16, что способствует воспламенению пыли. Кроме того, подача высоконапорного холодного воздуха в сопла 15 затягивает горячий воздух из сопла 14 в зону основного горения пыли и увеличивает дальнобойность факела, выходящего из горелочного устройства 5. Кроме того, пыль высокой концентрации требует значительного разбавления воздухом для воспламенения, что и достигается в предлагаемом техническом решении за счет дробной подачи воздуха как на стадии воспламенения, так и на стадии основного горения. Для коррекции соотношения пыль-воздух в одно из сопел 15 может подаваться пыль высокой концентрации, что обеспечивает двухкаскадное воспламенение пыли: первичное воспламенение происходит внутри циркуляционной трубы 6, а основное горение - при выходе из нее, для чего нужен дополнительный воздух, подаваемый из сопел 15. По выходе топки на основной режим сопло 19 подачи легковоспламеняющегося топлива отключаются, а горелочное устройство 5 может работать как штатная горелка.The nozzle 19 of flammable fuel is turned on, the torch of which is ignited with the help of a pilot light (not indicated). After heating the burner device 5 in the firing mode, the supply of high concentration dust to the nozzle 7 of the injection medium from the source 9 of high concentration dust is turned on with the simultaneous supply of high-pressure cold air to the air nozzle 8 from the source 10 of high-pressure cold air and hot low-pressure air is supplied to the nozzle 16 from source 14. Also included are nozzles 15 for supplying high-pressure cold air from source 10 in the ignition mode. In the circulation pipe 6, the dust ignites and exits the burner 5 into the peripheral combustion chamber 2 and heats it. After heating the walls of the combustion chamber 2, which are made in the form of a muffle and support thermal emission during operation of the burner device 5 when the nozzle 19 for supplying flammable fuel is turned off, and with pulsations of the feeder (not indicated), a high concentration of dust is released, which eliminates the flame burst. The supply of cold high-pressure air through the nozzles 8 and 15 increases the ejection in the circulation pipe 6 and the burner nozzle 11, since the flow rate of the air mixture at the output end of the nozzle 7 of the injection medium and at the output end of the end of the circulation pipe 6 increases, which allows suction into the circulation pipe 6 a larger volume of hot air from the nozzle 16, which contributes to the ignition of dust. In addition, the supply of high-pressure cold air to the nozzle 15 draws hot air from the nozzle 14 into the main dust combustion zone and increases the range of the torch exiting the burner device 5. In addition, high concentration dust requires significant dilution with air for ignition, which is achieved in the proposed technical solution due to fractional air supply both at the ignition stage and at the main combustion stage. To correct the dust-air ratio, high concentration dust can be supplied to one of the nozzles 15, which ensures two-stage ignition of the dust: primary ignition occurs inside the circulation pipe 6, and the main combustion occurs upon exiting it, which requires additional air supplied from the nozzles 15 . Upon exit of the furnace to the main mode, the nozzle 19 for supplying flammable fuel is turned off, and the burner device 5 can operate as a standard burner.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет увеличить эффективность воспламенения пыли за счет организации двухкаскадного воспламенения пыли в одной горелке, первая стадия которого происходит в циркуляционной трубе, а вторая - в горелочном насадке, куда подается дополнительный воздух из сопел 15, кроме того, производится коррекция концентрации пыли как на первой стадии воспламенения за счет подачи воздуха из сопла 10, так и на второй - за счет подачи воздуха из сопел 15. При передозировке воздуха в одно из сопел 15 может подаваться пыль для создания оптимальной концентрации и соотношения пыль/воздух. Имеется также возможность увеличения эжекции в горелочное устройство 5 горячего воздуха из сопла 16 и увеличения дальнобойности факела при работе сопел 8 и 15.Thus, the proposed technical solution allows to increase the efficiency of dust ignition due to the organization of two-stage ignition of dust in one burner, the first stage of which occurs in the circulation pipe, and the second in the burner nozzle, where additional air is supplied from the nozzles 15, in addition, the concentration is adjusted dust both at the first stage of ignition due to the supply of air from the nozzle 10, and at the second - due to the supply of air from the nozzles 15. In case of an overdose of air into one of the nozzles 15 may Dust to create an optimal concentration and dust / air ratio. There is also the possibility of increasing the ejection into the burner device 5 of hot air from the nozzle 16 and increasing the range of the torch during operation of the nozzles 8 and 15.

Claims

A furnace containing a central and at least one peripheral combustion chamber, separated by a screen and communicating with a bypass window, a burner, the outlet portion of which is brought into the volume of the peripheral combustion chamber, with a circulation pipe, in front of the inlet end of which there is an injection nozzle for injecting agent, and a burner nozzle is installed on the output side so that the circulation pipe is placed inside the burner nozzle with the formation of an annular gap between them, dust sources of high concentration and cold high-pressure air and hot low-pressure air, and air nozzles, characterized in that the high-pressure cold air nozzles are arranged in a stream in the annular gap between the circulation pipe and the burner nozzle so that their outlet ends are located in the plane of the outlet and inlet ends, respectively, of the circulation pipes and a burner nozzle connected to a source of low-pressure hot air.