EA008691B1 - Вихревая топка - Google Patents
Вихревая топка Download PDFInfo
- Publication number
- EA008691B1 EA008691B1 EA200602190A EA200602190A EA008691B1 EA 008691 B1 EA008691 B1 EA 008691B1 EA 200602190 A EA200602190 A EA 200602190A EA 200602190 A EA200602190 A EA 200602190A EA 008691 B1 EA008691 B1 EA 008691B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- combustion chamber
- burner
- nozzle
- fuel
- wall
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C5/00—Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
- F23C5/08—Disposition of burners
- F23C5/24—Disposition of burners to obtain a loop flame
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
- F23C7/02—Disposition of air supply not passing through burner
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области сжигания топлива, в частности к вихревым топкам, и может быть использовано для сжигания твердого органического топлива, например, на электростанциях. Задача - повышение степени выгорания топлива, а также выравнивание температурного поля в камере сгорания, что обусловливает снижение интенсивности отложений на стенках камеры сгорания, снижение генерации окислов азота и повышение степени связывания окислов серы. В вихревой топке, содержащей камеру сгорания, включающую стенки, переходящие в нижней части в воронку, по меньшей мере одну горелку, вмонтированную в стенку камеры сгорания, а также сопла для подачи воздуха, одно из которых установлено в нижней части воронки, а другое - на стенке камеры сгорания, противоположной горелке, на уровне по высоте ниже горелки, сопло установлено на стенке камеры сгорания так, что его продольная ось пересекает стенку воронки, расположенную со стороны сопла; на стенке камеры сгорания, противоположной горелке, может быть установлено дополнительное сопло на уровне выше горелки; продольная ось дополнительного сопла может составлять угол 30-135° относительно стенки камеры сгорания.
Description
Настоящее изобретение относится к области сжигания топлива, в частности, к вихревым топкам и может быть использовано для сжигания твердого органического топлива, например, на электростанциях.
Предшествующий уровень техники
В настоящее время возросла потребность в топках энергетических котлов, способных надежно работать при существенном изменении качественных характеристик твердого топлива, с приемлемой экономичностью сжигания, которая, прежде всего, характеризуется пониженной величиной потерь от механического недожога с.|4 и улучшенными экологическими показателями: пониженной генерацией окислов азота ΝΟΧ и повышенным связыванием окислов серы 8ОХ.
Известна вихревая топка с установленной в верхней части горелкой и в нижней части соплом для подачи воздуха, 8И, А1, 483559.
Недостатком этого устройства является недостаточно интенсивное взаимодействие потоков, поступающих в топку из горелки и сопла для подачи воздуха, что снижает возможность регулирования распределением топлива по объему топки, а также наличие восстановительных зон в нижней части топки, что повышает вероятность отложений на ее стенах.
Известна также вихревая топка, содержащая камеру сгорания, включающую стенки, переходящие в нижней части в воронку по меньшей мере одну горелку, вмонтированную в стенку, а также сопла для подачи воздуха, одно из которых установлено в нижней части воронки, и его продольная ось направлена в сторону горелки, а другое - на стенке камеры сгорания, противоположной горелке, на уровне по высоте ниже горелки, 8И, А2, 1588986.
Данное техническое решение, принятое за прототип настоящего изобретения, обеспечивает повышение полноты сгорания топлива и тем самым повышает коэффициент полезного действия топки, а также уменьшение отложений (шлакования) на стенках топки, что повышает надежность ее работы.
Однако поток воздуха, поступающий из сопла, вмонтированного в стенку камеры сгорания, противоположную горелке, на уровне по высоте ниже горелки, направлен параллельно внутренней поверхности воронки, недостаточно прижат к ней и из-за эффекта всплытия слабо взаимодействует с потоком воздуха, поступающим из сопла, установленного в нижней части воронки, что не обеспечивает интенсивного вихревого движения топочной среды в нижней части камеры сгорания. Это обстоятельство сужает диапазон регулирования распределения топлива по объему камеры сгорания, что затрудняет выравнивание поля температуры в топке. В результате возможно чрезмерно высокое повышение температуры в отдельных зонах камеры сгорания, что обусловливает чрезмерный уровень образования окислов азота, снижение в этих зонах связывания окислов серы, а также возникновение активных отложений на стенках камеры сгорания легкоплавких эвтектик, получающихся в результате пиропластических превращений в золовых частицах.
Раскрытие изобретения
В основу настоящего изобретения положено решение задачи повышения степени выгорания топлива, а также выравнивание температурного поля в камере сгорания, что обусловливает снижение интенсивности отложений на стенках камеры сгорания, снижение генерации окислов азота и повышение степени связывания окислов серы.
Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в вихревой топке, содержащей камеру сгорания, включающую стенки, переходящие в нижней части в воронку по меньшей мере одну горелку, вмонтированную в стенку камеры сгорания, а также сопла для подачи воздуха, одно из которых установлено в нижней части воронки, а другое - на стенке камеры сгорания, противоположной горелке, на уровне по высоте ниже горелки, сопло установлено на стенке камеры сгорания так, что его продольная ось пересекает стенку воронки, расположенную со стороны сопла; на стенке камеры сгорания, противоположной горелке, может быть установлено дополнительное сопло на уровне выше горелки; продольная ось дополнительного сопла может составлять угол 30-135° относительно стенки камеры сгорания.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна» (Ν).
Благодаря реализации отличительных признаков изобретения объект приобретает весьма важное новое свойство, которое состоит в том, что потоки воздуха, выходящие из сопел (сопла, установленного в нижней части воронки, и сопла, вмонтированного в стенку камеры сгорания, противоположной горелке на уровне по высоте ниже горелки), интенсивно взаимодействуют друг с другом в нижней части камеры сгорания, что обусловливает в ней устойчивое и интенсивное вихревое движение топочной среды. Это обстоятельство обеспечивает более равномерное распределение топлива в объеме камеры сгорания в широком диапазоне нагрузок, что обусловливает более полное выгорание топлива в топке, а также выравнивание в камере сгорания температурного поля (уменьшение зон высокотемпературных максимумов), что значительно снижает образование окислов азота, повышает степень связывания окислов серы, а также предотвращает отложение легкоплавких эвтектик на стенках камеры сгорания.
Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию «изобретательский уровень» (18).
- 1 008691
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется подробным описанием примеров его осуществления со ссылкой на чертеж, на котором изображена принципиальная схема вихревой топки (продольный разрез).
Лучший вариант осуществления изобретения
Вихревая топка содержит камеру 1 сгорания, которая включает стенки 2, переходящие в нижней части в воронку 3. В одну из стенок 2 камеры 1 сгорания вмонтирована горелка 4, имеющая в конкретном примере наклон в сторону воронки 3. В нижней части воронки 3 установлено сопло 5 для подачи воздуха в нижнюю часть камеры 1 сгорания. На стенке 2 камеры 1 сгорания, противоположной горелке 4, на уровне по высоте ниже горелки 4, вмонтировано сопло 6, продольная ось 10 которого пересекает стенку воронки 3.
Кроме того, камера 1 сгорания может быть снабжена дополнительным соплом 7 для подачи воздуха, вмонтированным на стенке 2 камеры 1 сгорания, противоположной горелке 4; продольная ось дополнительного сопла 7 составляет угол 30°<α<135° относительно стенки 2 камеры 1 сгорания.
При α<30° поток из дополнительного сопла 7 направлен, практически, навстречу потоку частиц, находящихся в факеле 8, и сепарация несгоревших частиц топлива к противоположной дополнительному соплу 7 стенке 2 камеры 1 сгорания весьма затруднена.
При α>35° частицы топлива, получая ускорение, очень быстро покидают камеру 1 сгорания, что обусловливает неполное сгорание топлива и, соответственно, снижение коэффициента полезного действия устройства.
Вихревая топка работает следующим образом:
Топливно-воздушная смесь, состоящая из измельченного топлива и воздуха, подается посредством горелки 4 во внутреннее пространство камеры 1 сгорания. Воздух, необходимый для горения топлива, подается в нижнюю часть камеры 1 сгорания двумя потоками: через сопло 5, установленное в нижней части воронки 3, и сопло 6, вмонтированное на стенке 2 камеры 1 сгорания, противоположной горелке 4, на уровне по высоте ниже горелки 4, а в верхнюю часть камеры 1 сгорания - через дополнительное сопло 7, вмонтированное на стенке 2 камеры 1 сгорания, противоположной горелке 4, на уровне по высоте выше горелки 4. При этом количество движения (расход, скорость) воздуха из горелки 4, сопел 5, 6 и дополнительного сопла 7 выбираются такими, чтобы обеспечить сепарацию и распределение частиц топлива разных размеров (фракций) по объему (высоте) камеры 1 сгорания.
Топливно-воздушная смесь внутри камеры 1 сгорания воспламеняется и образует горящий факел 8, в котором сгорают самые мелкие частицы топлива. Часть несгоревших частиц топлива под действием сил гравитации и инерции сепарируется в нижнюю часть камеры 1 сгорания, а именно, в ее вихревую зону 9 горения.
Поток воздуха из сопла 6 прижат к стенке воронки 3 благодаря тому, что продольная ось 10 этого сопла пересекает стенку воронки 3, и взаимодействует с потоком воздуха из сопла 5, что обусловливает формирование устойчивого и интенсивного контура циркуляции горящих частиц топлива в вихревой зоне 9 горения, и, соответственно, способствует повышению доли топлива, поступающего в нижнюю часть камеры 1 сгорания, что обусловливает повышение устойчивости воспламенения и интенсивность сгорания топлива в нижней части камеры 1 сгорания.
Поток воздуха, выходящий из дополнительного сопла 7, придает импульс в направлении продольной оси этого сопла достаточно крупным частицам топлива, еще не успевшим сгореть в факеле 8, и способствует их сепарации из факела 8 к противоположной от дополнительного сопла 7 стенке 2 камеры 1 сгорания; эти частицы под действием сил гравитации и подсасывающего эффекта поступают в поток топливно-воздушной смеси, подаваемый в камеру 1 сгорания из горелки 4, что обусловливает повышение степени выгорания топлива в факеле 8 и тем самым повышает коэффициент полезного действия устройства.
С другой стороны, поток воздуха, выходящий из дополнительного сопла 7, обогащает факел 8 кислородом, что обеспечивает более интенсивное догорание частиц топлива, а также газообразных продуктов неполного горения в этой части камеры 1 сгорания, создает окислительную зону, способствующую уменьшению вероятности образования отложений на стенках 2 камеры 1 сгорания, что повышает надежность ее работы.
Регулирование расходов воздуха из горелочно-сопловых устройств (горелки 4, сопел 5, 6 и дополнительного сопла 7) позволяет в рабочем диапазоне нагрузок рационально распределить частицы топлива разных размеров (фракций) по объему (высоте) камеры 1 сгорания таким образом, чтобы выровнять тепловыделение и тем самым поле температуры по объему камеры 1 сгорания. Это обстоятельство позволяет снизить интенсивность пиропластических превращений в золовых частицах с образованием легкоплавких эвтектик и, как результат, уменьшить отложения на стенках камеры 1 сгорания, что повышает надежность ее работы.
Кроме того, пониженный в целом уровень температуры в объеме камеры 1 сгорания снижает образование окислов азота. Это же обстоятельство в сочетании с многократной циркуляцией золовых частиц в вихревой зоне 9 приводит к значительному повышению связывания окислов серы. Таким образом,
- 2 008691 улучшаются экологические показатели устройства.
Изобретение может быть использовано, практически, для всей гаммы твердого органического топлива в широком диапазоне изменения его качественных характеристик и гранулометрического состава, позволяет повысить коэффициент полезного действия, надежность и безопасность работы топки за счет снижения вероятности отложений на ее стенах (их шлакования), а также снизить образование окислов азота за счет снижения и выравнивания общего уровня температуры в топке, и повысить связывание окислов серы основными окислами минеральной части топлива за счет увеличения скорости этих химических реакций при снижении уровня температуры.
Промышленная применимость
Для реализации вихревой топки использовано известное несложное промышленное оборудование и распространенные в данной области техники материалы, что обусловливает соответствие изобретения критерию «промышленная применимость» (ΙΑ).
Claims (3)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Вихревая топка, содержащая камеру сгорания, включающую стенки, переходящие в нижней части в воронку, по меньшей мере одну горелку, вмонтированную в стенку камеры сгорания, а также сопла для подачи воздуха, одно из которых установлено в нижней части воронки, а другое - на стенке камеры сгорания, противоположной горелке, на уровне по высоте ниже горелки, отличающаяся тем, что сопло установлено на стенке камеры сгорания так, что его продольная ось пересекает смежную стенку воронки, расположенную со стороны сопла.
- 2. Вихревая топка по п.1, отличающаяся тем, что на стенке камеры сгорания, противоположной горелке, установлено дополнительное сопло на уровне выше горелки.
- 3. Вихревая топка по п.2, отличающаяся тем, что продольная ось дополнительного сопла составляет угол 30-135° относительно стенки камеры сгорания.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004121805/06A RU2253801C1 (ru) | 2004-07-12 | 2004-07-12 | Вихревая топка |
PCT/RU2005/000084 WO2006016833A1 (fr) | 2004-07-12 | 2005-02-21 | Four a turbulence |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA200602190A1 EA200602190A1 (ru) | 2007-04-27 |
EA008691B1 true EA008691B1 (ru) | 2007-06-29 |
Family
ID=35834570
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA200602190A EA008691B1 (ru) | 2004-07-12 | 2005-02-21 | Вихревая топка |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA008691B1 (ru) |
RU (1) | RU2253801C1 (ru) |
UA (1) | UA83761C2 (ru) |
WO (1) | WO2006016833A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU197085U1 (ru) * | 2020-01-14 | 2020-03-30 | Михаил Евгеньевич Пузырев | Низкотемпературная вихревая топка |
RU208257U1 (ru) * | 2021-06-24 | 2021-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Череповецкий государственный университет» | Вихревая топка |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1089354A1 (ru) * | 1982-11-18 | 1984-04-30 | Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт | Факельно-вихрева топка |
SU1244427A1 (ru) * | 1985-01-23 | 1986-07-15 | Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт | Факельно-вихрева топка дл сжигани твердого топлива |
SU1588986A2 (ru) * | 1988-07-25 | 1990-08-30 | Сибирский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Теплотехнического Института Им.Ф.Э.Дзержинского | Шахтно-мельнична топка |
US4993332A (en) * | 1987-11-17 | 1991-02-19 | Villamosenergiapari Kutato Intezet | Hybrid fluidized bed and pulverized coal combustion system and a process utilizing said system |
RU2006740C1 (ru) * | 1991-06-27 | 1994-01-30 | Московский энергетический институт | Пылеугольная топка |
-
2004
- 2004-07-12 RU RU2004121805/06A patent/RU2253801C1/ru active
-
2005
- 2005-02-21 UA UAA200700976A patent/UA83761C2/uk unknown
- 2005-02-21 WO PCT/RU2005/000084 patent/WO2006016833A1/ru active Application Filing
- 2005-02-21 EA EA200602190A patent/EA008691B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1089354A1 (ru) * | 1982-11-18 | 1984-04-30 | Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт | Факельно-вихрева топка |
SU1244427A1 (ru) * | 1985-01-23 | 1986-07-15 | Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт | Факельно-вихрева топка дл сжигани твердого топлива |
US4993332A (en) * | 1987-11-17 | 1991-02-19 | Villamosenergiapari Kutato Intezet | Hybrid fluidized bed and pulverized coal combustion system and a process utilizing said system |
SU1588986A2 (ru) * | 1988-07-25 | 1990-08-30 | Сибирский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Теплотехнического Института Им.Ф.Э.Дзержинского | Шахтно-мельнична топка |
RU2006740C1 (ru) * | 1991-06-27 | 1994-01-30 | Московский энергетический институт | Пылеугольная топка |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA200602190A1 (ru) | 2007-04-27 |
WO2006016833A1 (fr) | 2006-02-16 |
RU2253801C1 (ru) | 2005-06-10 |
UA83761C2 (en) | 2008-08-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1110645C (zh) | 低no.的联合切向燃烧系统 | |
WO2002012791A1 (en) | Solid fuel burner and combustion method using solid fuel burner | |
US20130255551A1 (en) | Biomass Combustion | |
CN104749315A (zh) | 含碳固体燃料混合燃烧试验装置及方法 | |
CN100516651C (zh) | 一种w火焰锅炉一次风乏气置换的方法和装置 | |
CN107023824B (zh) | 立式煤粉锅炉 | |
RU2067724C1 (ru) | Низкоэмиссионная вихревая топка | |
RU2348861C1 (ru) | Вихревая топка для сжигания твердого топлива | |
EA008691B1 (ru) | Вихревая топка | |
CN201215311Y (zh) | 可调式偏置射流直流煤粉燃烧器 | |
CN201187773Y (zh) | 一种采用内燃式燃烧器的煤粉锅炉 | |
US5311829A (en) | Method for reduction of sulfur oxides and particulates in coal combustion exhaust gases | |
EA008690B1 (ru) | Вихревая топка | |
CN110486717A (zh) | 一种掺烧废气废液的cfb锅炉系统 | |
JP2014016053A (ja) | 溶融炉のための二次燃焼装置 | |
US20160146462A1 (en) | PLANT, COMBUSTION APPARATUS, AND METHOD FOR REDUCTION OF NOx EMISSIONS | |
RU2582722C2 (ru) | Вихревая топка | |
RU208257U1 (ru) | Вихревая топка | |
EA008689B1 (ru) | Вихревая топка | |
RU2272218C1 (ru) | Способ сжигания топлива | |
JPH01200106A (ja) | 燃焼用空気供給方法およびその装置 | |
RU2050507C1 (ru) | Топка | |
RU2349835C2 (ru) | Способ сжигания твердого топлива в вихревой топке и вихревая топка для его реализации | |
JP5958856B2 (ja) | Coボイラ | |
Kirichkov et al. | Investigation of the interaction of turbulent jets in furnaces with direct-flow burners for high-power boilers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): BY |
|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): KZ |