RU151389U1

RU151389U1 - DEVICE FOR INPUT OF AQUAROUS FUEL IN A HEATER WITH A BOILING LAYER

Info

Publication number: RU151389U1
Application number: RU2014100137/06U
Authority: RU
Inventors: Татьяна Феоктистовна Богатова; Борис Викторович Берг; Александр Филиппович Рыжков; Владимир Анатольевич Микула; Евгений Иосифович Левин; Павел Валентинович Осипов; Иван Александрович Берг; Павел Юрьевич Худяков
Priority date: 2014-01-09
Filing date: 2014-01-09
Publication date: 2015-04-10

Abstract

Устройство для ввода водоугольного топлива в топку с кипящим слоем, содержащее топливный канал, отличающееся тем, что топливный канал снабжен воздухоподводящей трубой, смонтированной под топливным каналом и размещенной вместе с ним в водоохлаждаемой камере, имеющей трубы подвода и отвода охлаждающей воды, при этом выходной торец воздухоподводящей трубы имеет щелевидное сужение по ширине топливного канала.A device for introducing water-coal fuel into a fluidized bed furnace containing a fuel channel, characterized in that the fuel channel is provided with an air supply pipe mounted under the fuel channel and placed with it in a water-cooled chamber having cooling water supply and exhaust pipes, the outlet end face the air supply pipe has a slit-like narrowing along the width of the fuel channel.

Description

Полезная модель относится к области котельной техники и может быть использована преимущественно для сжигания водоугольного топлива - ВУТ в топке котла с кипящим слоем.The utility model relates to the field of boiler technology and can be used primarily for burning water-coal fuel - HLF in the furnace of a boiler with a fluidized bed.

Известна топка кипящего слоя, содержащая вертикальную камеру сгорания, снабженную питателем топлива и провальной газораспределительной решеткой, выполненной из отдельных раздающих труб с по крайней мере одним коллектором, установленных с возможностью поворота вокруг продольной оси коллектора и фиксацией горизонтального и наклонных вниз и вверх положений (А.С. СССР N 1372152, кл. F23С 11/02, F27 В 5/10, 1986).A fluidized bed furnace is known that contains a vertical combustion chamber equipped with a fuel feeder and a failing gas distribution grill made of separate distribution pipes with at least one collector mounted for rotation around the longitudinal axis of the collector and fixing horizontal and downward and upward inclined positions (A. C. USSR N 1372152, class F23C 11/02, F27 B 5/10, 1986).

В данном устройстве при ограниченном числе вводов топлива в слой промежуточного теплоносителя не обеспечивается равномерное распределение топлива по слою вследствие неравномерного продольного и поперечного перемешивания, что приводит к ухудшению выгорания топлива и, следовательно, к снижению эффективности его использования при сложном регулировании подачи воздуха и ориентации газораспределительной решетки.In this device, with a limited number of fuel injections into the intermediate coolant layer, the fuel is not evenly distributed throughout the layer due to uneven longitudinal and transverse mixing, which leads to a deterioration in fuel burnout and, therefore, to a decrease in fuel efficiency with complex regulation of the air supply and gas distribution orientation .

Известна установка для сжигания водоугольного топлива, включающая топочную камеру с форсунками факельного сжигания водоугольного топлива, с воздухораспределительной решеткой для сжигания топлива, расходный бак водоугольного топлива, сообщенный трубопроводом с форсунками факельного сжигания. (Патент RU 82482 Ul, F23G7/00, 25.01.2008).A known installation for burning water-coal fuel, including a combustion chamber with nozzles for flaring combustion of water-coal fuel, with an air distribution grill for burning fuel, a supply tank for coal-water fuel, connected by a pipeline with torch nozzles. (Patent RU 82482 Ul, F23G7 / 00, 01/25/2008).

Устройство для ввода водоугольного топлива этого устройство имеет ряд недостатков. Сами форсунки расположены в 3 яруса, и при разбросе ВУТ с верхних ярусов часть воды будет испарятся, а топливо - сушиться, что приводит к увеличению уноса. Часть же этих частиц сгорает во взвешенном состоянии, что приводит к повышению температуры в надслоевом пространстве топки. Этим исключается основное достоинство кипящего слоя - невысокая температура в слое и над слоем. Даже в случае, когда в слое будет образовываться не много оксидов азота, они появятся в зоне повышенных температур над слоем. Чтобы частично устранить этот эффект приходится организовывать дополнительное дутье. Также невозможно использовать обычные (мазутные) форсунки в случае крупного размола частиц ВУТ (5-15 мм), а специальные форсунки для ВУТ подвержены сильному абразивному износу.A device for introducing water-carbon fuel of this device has several disadvantages. The nozzles themselves are located in 3 tiers, and when the HLD is scattered from the upper tiers, part of the water will evaporate, and the fuel will dry out, which leads to an increase in entrainment. Some of these particles burn in suspension, which leads to an increase in temperature in the superlayer space of the furnace. This eliminates the main advantage of the fluidized bed - low temperature in the layer and above the layer. Even when not many nitrogen oxides are formed in the layer, they will appear in the zone of elevated temperatures above the layer. To partially eliminate this effect, it is necessary to organize an additional blast. It is also impossible to use conventional (fuel oil) nozzles in the case of coarse grinding of HLT particles (5-15 mm), and special nozzles for HLT are subject to strong abrasive wear.

Наиболее близким аналогом является устройство ввода для топки кипящего слоя, содержащей вертикальную камеру сгорания, снабженную питателем топлива и воздухораспределительной решеткой с отверстиями для подвода воздуха, расположенной над узлом для подвода окислителя, воздухораспределительная решетка выполнена неподвижной в виде четырехгранной пирамиды, в каждой грани которой выполнены отверстия для подвода воздуха, при этом вершина пирамиды направлена в сторону узла для подвода окислителя (Патент RU 2170879 C1, F23C 10/20, 07.04.2000).The closest analogue is an input device for a fluidized bed furnace containing a vertical combustion chamber equipped with a fuel feeder and an air distribution grill with holes for air supply located above the oxidizer supply unit, the air distribution grill is made stationary in the form of a tetrahedral pyramid, in each face of which holes are made for supplying air, while the top of the pyramid is directed towards the node for supplying the oxidizing agent (Patent RU 2170879 C1, F23C 10/20, 04/07/2000).

Данное устройство ввода не обеспечивает разброса топлива по горизонтальному сечению топки, сливая его в одно место. Также труба для ввода ВУТ расположена внутри топки, над поверхностью кипящего слоя, что усложняет конструкцию ее крепления и условия эксплуатации.This input device does not provide dispersion of fuel along the horizontal section of the furnace, merging it into one place. Also, the pipe for introducing the VUT is located inside the furnace, above the surface of the fluidized bed, which complicates the design of its fastening and operating conditions.

В монографии [1] показано, что лучший способ сжигания сухого угля в топке кипящего слоя - в виде дробленки (5-15 мм). Угольная же пыль при прямом вводе в слой не распределяется равномерно по объему слоя (так как мал коэффициент горизонтальной диффузии), а распыленная над слоем - уносится, не успевая сгореть в низкой надслоевой зоне с температурой не выше 950°С. Здесь следует вспомнить, что в обычных пылеугольных высокотемпературных камерных топках котлов, угольная пыль, в виде фракций менее 90-100 мкм, полностью сгорает в вертикальном потоке в топке высотой несколько десятков метров, которых нет в надслоевом пространстве кипящего слоя.The monograph [1] shows that the best way to burn dry coal in a fluidized bed furnace is in the form of a crusher (5-15 mm). Coal dust, when directly introduced into the layer, is not evenly distributed over the volume of the layer (since the horizontal diffusion coefficient is small), and sprayed above the layer is carried away, not having time to burn in a low superlayer zone with a temperature of no higher than 950 ° С. It should be remembered that in conventional pulverized-coal high-temperature chamber furnace furnaces of boilers, coal dust, in the form of fractions less than 90-100 μm, completely burns in a vertical stream in a furnace several tens of meters high, which are not in the superlayer space of the fluidized bed.

Неравномерное распределение частиц угля в слое помимо выноса из зон повышенной концентрации несгоревших частиц (из-за нехватки воздуха), приводит к неравномерному распределению температур с зонами повышенных температур, что ведет к увеличению выхода оксидов азота. А выше уже указывалось, что именно с целью подавления этих оксидов и создавались котлы с низкотемпературным кипящим слоем.The uneven distribution of coal particles in the layer, in addition to the removal of unburned particles from areas of increased concentration (due to lack of air), leads to an uneven distribution of temperatures with zones of elevated temperatures, which leads to an increase in the yield of nitrogen oxides. And it was already indicated above that it was with the aim of suppressing these oxides that boilers with a low-temperature fluidized bed were created.

Кипящий слой обеспечивает хорошее перемешивание свежего топлива по вертикали, что способствует его быстрому прогреву и воспламенению. Однако перемешивание в горизонтальном сечении топки менее интенсивно чем в вертикальном, что нередко приводит к градиенту температуры кипящего слоя [1] и неравномерности горения. Таким образом, задачей любого устройства для ввода твердого топлива в топку с кипящем слоем является достаточно равномерное распределение топлива по поверхности кипящего слоя. В случает сухого твердого топлива большое распространение получили механические разбрасыватели, однако в случае ВУТ они не могут работать, так как предназначены для разброса именно сухих твердых частиц, поэтому необходимо использование другого устройства.The fluidized bed provides good vertical mixing of fresh fuel, which contributes to its rapid heating and ignition. However, mixing in the horizontal section of the furnace is less intense than in the vertical, which often leads to a temperature gradient of the fluidized bed [1] and uneven combustion. Thus, the objective of any device for introducing solid fuel into a fluidized bed furnace is a fairly uniform distribution of fuel on the surface of the fluidized bed. In the case of dry solid fuels, mechanical spreaders are widely used, but in the case of VUT they cannot work, since they are designed to disperse precisely dry solid particles, so it is necessary to use another device.

Задачей заявленного технического решения является разработка устройства для ввода водоугольного топлива в топку с кипящим слоем, позволяющего распределить топливо по всей поверхности кипящего слоя и тем самым повысить эффективность работы топки.The objective of the claimed technical solution is to develop a device for introducing water-carbon fuel into a fluidized bed furnace, which allows to distribute fuel over the entire surface of the fluidized bed and thereby increase the efficiency of the furnace.

Поставленная задача решается тем, что топливный канал снабжен воздухоподводящей трубой 2, смонтированной под топливным каналом 1, и размещенной вместе с ним в водоохлаждаемой камере 3, имеющей трубы подвода и отвода охлаждающей воды 5 и 6 соответственно, при этом выходной торец воздухоподводящей трубы имеет щелевидное сужение 4 по ширине топливного канала (фигура 1). ВУТ разбрасывается с помощью струи воздуха, истекающего из щелевидного сужения, расположенного под местом выхода струи ВУТ и «бьющей» в основание этой струи.The problem is solved in that the fuel channel is equipped with an air supply pipe 2 mounted under the fuel channel 1, and placed with it in a water-cooled chamber 3 having pipes for supplying and discharging cooling water 5 and 6, respectively, while the outlet end of the air supply pipe has a slit-like narrowing 4 across the width of the fuel channel (figure 1). VUT is scattered with the help of a jet of air flowing out from the slit-like narrowing located under the exit point of the VUT jet and “beating” to the base of this jet.

Устройство для ввода водоугольного топлива в топку с кипящим слоем позволяет равномерно распределить водоугольное топливо в поперечном сечении топки с кипящим слоем. На фигуре 1 показано устройство полезной модели, где 1 - топливный канал, 2 - воздухоподводящая труба, 3 - водоохлаждаемая камера, 4 - щелевидное сужение по ширине топливного канала, 5 - труба подвода охлаждающей воды, 6 - труба отвода охлаждающей воды, и отличается от устройства ввода в топке (Патент RU 2170879 C1, F23C 10/20, 07.04.2000) тем, что топливный канал не находится в топке, а введен в топку выходной стороной. При этом разброс топлива осуществляется за счет расположенной под топливным каналом воздухоподводящей трубы, помещенной вместе с топливным каналом в водоохлаждаемую камеру, защищающую элементы конструкции от воздействия высоких температур со стороны топки. На выходе воздухоподводящей трубы выполнено щелевидное сужение по ширине топливного канала, с помощью которого достигается широкое сечение струи воздуха, на которую попадает струя водоугольного топлива, и увеличение скорости этой струи воздуха; подвод и отвод охлаждающей воды осуществляется через соответствующие трубы. Представленная полезная модель работает следующим образом: струя ВУТ, стекая вниз из топливного канала, попадает в струю воздуха, разбрасывающего топливо по поверхности кипящего слоя.A device for introducing water-coal fuel into a fluidized-bed furnace allows evenly distributing water-coal fuel in the cross section of a fluidized-bed furnace. The figure 1 shows a utility model device, where 1 is a fuel channel, 2 is an air supply pipe, 3 is a water-cooled chamber, 4 is a slit-like narrowing along the width of the fuel channel, 5 is a cooling water supply pipe, 6 is a cooling water drain pipe, and differs from input devices in the furnace (Patent RU 2170879 C1, F23C 10/20, 04/07/2000) in that the fuel channel is not in the furnace, but is inserted into the furnace with the output side. In this case, the dispersion of the fuel is carried out due to the air supply pipe located under the fuel channel, which is placed together with the fuel channel in a water-cooled chamber, which protects the structural elements from the effects of high temperatures from the side of the furnace. At the outlet of the air supply pipe, a slit-like narrowing was made along the width of the fuel channel, with the help of which a wide section of the air stream is reached, onto which the jet of water-carbon fuel enters, and an increase in the speed of this air stream; supply and removal of cooling water is carried out through appropriate pipes. The presented utility model works as follows: the VUT jet, flowing down from the fuel channel, enters the stream of air scattering fuel on the surface of the fluidized bed.

Проведенные эксперименты по разбрасыванию ВУТ через описываемое устройство показали, что единичные крупные фракции угля (10-15 мм) разбрасываются индивидуально (единичными «зернами»), а мелкие - в виде крупных капель, содержащих пыль и мелкие фракции угля (менее 10 мм), которые достигают поверхности слоя и быстро, еще не загоревшись, «втягиваются» продольным перемешиванием внутрь слоя. Внутри кипящего слоя окончательно испаряется вода, связывающая эти капли; высушенные частицы за счет горизонтальной диффузии распределяются внутри слоя, прогреваются и сгорают, при этом времени для сгорания этой мелочи до ее выноса достаточно для полного сгорания частиц внутри слоя.The experiments on the spreading of HLW through the described device showed that single large fractions of coal (10-15 mm) are scattered individually (single "grains"), and small ones in the form of large droplets containing dust and small fractions of coal (less than 10 mm), which reach the surface of the layer and quickly, not yet ignited, are “drawn” by longitudinal mixing into the layer. Inside the fluidized bed, the water that binds these drops finally evaporates; Due to horizontal diffusion, the dried particles are distributed inside the layer, warmed up and burned, while the time for burning this fines before its removal is enough for the complete combustion of particles inside the layer.

Технический результат, который может быть достигнут при реализации заявленного решения, состоит в распределении ВУТ по всей поверхности кипящего слоя, при вводе его в топку котла с кипящим слоем. При этом удастся избежать локальных зон повышенных температур в слое, а так же повышенных температур в зоне над слоем, а, следовательно, понизить выход оксидов азота, по сравнению с описанными аналогами. Так же хорошее перемешивание топлива увеличивает полноту его сгорания, что приведет к экономии топлива и повышении экономичности работы топки в целом. Заявленное устройство позволяет вводить уголь в топку в виде дробленки, что существенно снижает затраты на размол топлива. Так же заявленное устройство гораздо меньше подвержено абразивному износу, по сравнению с обычными форсунками ВУТ, наподобие мазутных.The technical result that can be achieved by implementing the claimed solution is to distribute the HLF over the entire surface of the fluidized bed, when it is introduced into the furnace of the boiler with a fluidized bed. In this case, it will be possible to avoid local zones of elevated temperatures in the layer, as well as elevated temperatures in the zone above the layer, and, consequently, to reduce the yield of nitrogen oxides, in comparison with the described analogues. Also, good mixing of the fuel increases the completeness of its combustion, which will lead to fuel economy and increase the efficiency of the furnace as a whole. The claimed device allows you to enter coal into the furnace in the form of a crusher, which significantly reduces the cost of grinding the fuel. Also, the claimed device is much less susceptible to abrasion, compared with conventional nozzles VUT, like fuel oil.

Используемая литератураUsed Books

1. Баскаков АЛ, Мацнев В.В., Распопов И.В., «Котлы и топки с кипящим слоем». - М.: Энергоатомиздат, 1996 г.1. Baskakov AL, Matsnev VV, Raspopov IV, "Boilers and furnaces with a fluidized bed." - M .: Energoatomizdat, 1996

Claims

A device for introducing water-coal fuel into a fluidized bed furnace containing a fuel channel, characterized in that the fuel channel is provided with an air supply pipe mounted under the fuel channel and placed with it in a water-cooled chamber having cooling water supply and exhaust pipes, the outlet end face the air supply pipe has a slit-like narrowing along the width of the fuel channel.