SU1698566A1 - Способ сжигани топлива - Google Patents

Abstract

Изобретение-откоситс  к теплоэнергетике . Целью изобретени   вл етс  снижение содержани  вредных компонентов, преимущественно оксидов азота, в продуктах сгорани  топлив в котлах с встречно расположенными горе очными устройствами. По измеренным значени м концентраций оксидов азота и продуктов неполного сгорани  на выходе из топки устанавливают требуемые суммарные расходы воздуха и топлива, воздух подают во все горелки в одинаковом количестве, а топливо распредел ют равнрмерно по парам встречно расположенных горелок, но в одной из горелок каждой пары создают бедную смесь, а в другой - богатую смесь, перераспредел   топливо между горелками в каждой паре горелок. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанци х и в котельных, имеющих в своем составе газомазутные или пылеугольные котлы с одно- и много русным встречным расположением горелочных устройств.

Известен способ сжигани  гэзообраз , ного топлива путем подачи обогащенной и

бедной смесей горючего и окислител  в зону

горени  с последующим их смешением и

дожиганием.

Сущность способа заключаетс  в том, что приготовление смесей осуществл етс  путем наложени  колебаний на один из компонентов газообразного топлива. Дл  этого нужно специальное устройство, что затрудн ет реализацию технического решени .

Кроме того, при реализации способа не предусмотрена корректировка режима горени  по содержанию вредных компонентов в дымовых газах, что, в частности, затрудн ет ведение процесса сжигани  топлива по предлагаемому способу с минимальным выходом оксидов азота.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ сжигани  топлива, в котором с целью снижени  содержани  вредных компонентов в продуктах сгорани  в зону горени  подают спутно потоки топливовоз- душной смеси и встречно им дополнительное количество воздуха. Недостатком этого способа  вл етс  то, что дл  его реализации требуетс  установка на котле специальных сопел дл  подачи вторичного воздуха. Эффективность этого способа снижени  вредных компонентов в продуктах сгорани - относительно низка , поскольку сгорание топлива в основном происходит в спутном потоке топливовоздушной смеси.

О

ю

00

ел о

Оч

.Цель изобретени  - повышение эффективности работы котлов за счет снижени  содержани  вредных компонентов в продуктах сгорани  топлив в котлах со встречно расположенными горелочными устройствами .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что во встречно расположенных и сгруппированных по парам горелках воздух подаетс  в одинаковом количестве, а топливо в одну

из встречных горелок подают в количестве ниже стехиометрического соотношени , создава  бедную смесь, а в другую - выше стехиометрического соотношени , создава  богатую смесь. При таком распределении топлива и воздуха по горелкам в каждой из них образуетс  самосто тельный факел с относительно невысоким содержанием оксидов азота из-за снижени  температуры

факела и уровн  теплового напр жени  топочного объема. Затем факелы встречно расположенных пар горелок сливаютс  в один, тде происходит дальнейшее сгорание топлива без увеличени  содержани  оксидов азота.

При организации двухстадийного сжигани  топлива достигаетс  снижение температурного уровн  и в  дре факела. .При этом происходит раздельное сжигание бедной и богатой топливовоздушных смесей, дл  которых температура горени  всегда ниже, чем при одностадийном сжигании топлива с оптимальным избытком воздуха по услови м отсутстви  химнедожога. Так. при сжигании углеводородных топлив с оптимальным

избытком воздуха 1,05-1,1 теоретическа 

температура горени  наивысша  и отличаетс  от аналогичных значений при избытках

воздуха. От 0,8 и с$ 1,3 примерно на 200°С. Эффект снижени  температуры горени  при избытках воздуха ниже и выше сте- хиометрических практически одинаков. Поэтому разделение процесса сжигани  топлива на две стадии - с низкими избытками воздуха (богатые смеси) и высокими избытками воздуха(бедные смеси) позвол ет достичь экономичного сжигани  топлива с пониженной генерацией оксидов азота.

Дл  каждой тепловой нагрузки котла известно оптимальное значение, при котором достигаетс  экономичное сжигание топлива при отсутствии продуктов неполного сгорани  - окиси углерода и водорода. Обычно избыток воздуха на выходе из топки устанавливают на уровне 1,05-1,1. Меньшее значение избытка воздуха относитс  к номинальной тепловой нагрузке, большее - к нагрузке ниже номинальной

Основна  задача при реализации предлагаемого способа состоит в том, чтобы распределить топливо по каждой из встречно расположенных пар таким образом, чтобы обеспечить наибольшее снижение температуры факела по сравнению с одностадийным сжиганием топлива. Например, при

избытке воздуха в топке кт 1,05 на одной Q горелке нужно иметь ыт 0.8, на другой о№ 1,3. Тогда по сравнению с одностадийным сжиганием с От 1.05 температура факела при сжигании метана снизитс  на 180°О, что повлечет за собой снижение вы- ° бросов оксидов азота. При росте избытка

воздуха в одной из горелок до От 0,9 во второй горелке потребуетс  поддерживать

«т 1,2. температура факела по сравнению

0 с одностадийным сжиганием будет отличатьс  на 85°С, что приведет к меньшему эффекту сокращени  выбросов оксидов азо- та. Как следует из изложенного, чем избыток воздуха ниже стехиометрического уровн  в

5 одной из горелок, тем выше эффект двухстадийного сжигани  топлива в части сокращени  выбросов оксидов азота.

Поскольку устойчива  работа горелоч- ного устройства зависит от конструктивных

0 характеристик самого устройства и топочной камеры, то избыток воздуха выше сте- хиометрическсго задаетс  по услови м отсутстви  обрыва факела и отсутстви  продуктов неполного сгорани  на выходе из

5 топки. Избыток воздуха в другой горелке той же пары устанавливают ниже стехиометрического тем значительнее, чем выше избыток воздуха в другой горелке, с тем чтобы обеспечить оптимальный дл  котла

0 при определенной нагрузке избыток воздуха .

На чертеже представлена схема, позвол юща  реализовать предлагаемый способ. Система содержит датчики 1 и 2 расхода

5 топлива, датчик 3 расхода воздуха, датчик 4 содержани  кислорода в дымовых газах, датчик 5 концентрации оксидов азрта. датчики б окиси углерода, датчик 7 водорода, вычислительное корректирующее устройст0 во 8, задатчик 9 показател  экономичности процесса горени , автоматический регул тор 10, направл ющий аппарат 11 вентил тора 12, исполнительные механизмы 13, 14 на лини х подачи топлива. По одной из ли5 ний топливо подают в горелки, в которых создаетс  бедна  смесь, подругой- в горелки с богатой смесью. Объектом управлени   вл етс  топка 15,

Предлагаемый способ сжигани  топлива осуществл етс  следующим образом.

Дл  заданной тепловой нагрузки котла устанавливают значение оптимального избытка воздуха, при котором обеспечиваетс  полное сгорание топлива. От датчиков 1 и 2 расхода топлива, а также от датчика 3 рас- хода воздуха поступает сигнал на вход автоматического регул тора 10, а сигналы от датчиков 4-7 поступают на вход вычислительного корректирующего устройства 8 одновременно с сигналом от задатчика 9, в котором формируют сигнал о требуемом избытке воздуха на обеих лини х подачи топлива на горелки.

Сигнал, поступающий с выхода вычислительного корректирующего устройства 8 на вход автоматического регул тора 10, позвол ет осуществл ть изменение положени  направл ющих аппаратов 11, 13 и 14, создава  в горелках по одной стороне топки 15 бедную смесь за счет увеличенного по сравнению со стехиометрическим избытка

воздуха (например, с От1 1,3), а в горелках по другой стороне топки 15 - богатую смесь за счет избытков воздуха ниже стехиометрического (например, От 0,8). Затем факелы из бедной и богатой смесей объедин ютс  в один факел, в итоге топливо сгорает при результирующем оптимальном избытке воздуха дл  указанного примера От 1,05, т.е. с таким избытком воздухе, при котором обеспечиваетс  полное выгорание топлива с относительно невысокой температурой горени , в результате этого с пониженным выходом оксидов азота. Сигналы от датчика 5 по содержанию оксидов азота и от датчиков 6 и 7 по содержанию продуктов неполного горени  топлива окиси углерода и водорода опережают сигналы о наличии кислорода в дымовых газах, что позвол ет снизить выбросы оксидов азота в окружающую среду.

При измерении тепловой нагрузки котла , исход  из оптимального значени  избытка воздуха, задатчиком 9 устанавливают новые значени  избытков воздуха дл  двух линий топливовоздушной смеси В одной из них создают избыток воздуха выше стехио- метрического до уровн , позвол ющего

5 0

5 0

0 5 0

5

5

обеспечить устойчивую работу горелки а в другой линии задают избыток воздуха ниже стехиометрического Уровень его определ ют таким образом, чтобы обеспечить оптимальный избыток воздуха на выходе из котла по услови м отсутстви  продуктов химнедожога,

Эффект от реализации предлагаемого способа сжигани  топлива в сравнении с прототипом состоит в сокращении экологического ущерба, причин емого выбросами оксидов азота.

Применение предлагаемого изобретени  позвол ет сократить выбросы оксидов азота на не менее чем на 10%.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ сжигани  топлив в газомазутном или пылеугольном котле путем регулировани  суммарных расходов топлива и воздуха в зависимости от заданной тепловой нагрузки котла при раздельном сжигании богатой и бедной топливовоздушной смеси с последующим смешением и дожиганием продуктов сгорани , отличающий- с   тем, что, с целью снижени  содержани  вредных компонентов в продуктах сгорани  топлива в котлах со встречно расположенными горелочными устройствами, дополнительно измер ют концентрации оксидов азота и продуктов неполного сгорани  на выходе из топки котла, по измеренным значени м концентраций корректируют суммарные расходы топлива и воздуха, затем воздух распредел ют по всем горелкам в одинаковом количестве, топливо распредел ют равномерно по парам встречно расположенных горелок, перераспределением топлива между горелками в каждой паре% горелок создают в одной из горелок богатую смеЈь, в другой - бедную смесь и перераспределение топлива в каждой паре корректируют до достижени  устойчивости топочного процесса горени  и оптимального избытка воздуха на выходе котла дл  заданной тепловой нагрузки по услови м отсутстви  в дымовых газах продуктов неполного сгорани  и минимального содержани  оксидов азота.

   I

   ev/

   Ч

   со

   О

   m

   п

   В