RU1777638C - Способ сжигани топлива - Google Patents

Abstract

Использование: при сжигании топлива в котельных агрегатах, камерах сгорани  и других топливоиспользующих установках. Сущность изобретени : в топку подают тсф- ливо и инертное вещество отдельными стру ми , причем топливо подают по периферии каждой струи инертного вещества при поддержании соотношени  скоростей упом нутых сред, равным 0,7...2,1. 2 ил,

Description

Изобретение относитс  к теплоэнергетике и может быть использовано при сжигании топлива в котельных агрегатах, камерах сгорани  и других топливоиспользующих установках.

Наиболее близким технические решением , прин тым в качестве прототипа,  вл етс  способ сжигани  топлива, при котором в топку подают топливо отдельными стру ми и инертное вещество по периферии каждой струи. Такой способ сжигани  обеспечивает некоторое уменьшение образовани  окисдов азота за счет замедлени  процесса перемешивани  топлива с воздухом благодар  образующейс  защитной завесе вокруг каждой топливной струи

Недостатком этого способа  вл етс  недостаточно эффективное перемешивание инертного вещества с топливом. Происходит интенсивный массообмен инертного вещества не только с топливом, но и с воздухом. В результате не все вещества, балластирующие зону горени , вли ют на процесс выгорани  с самого начала. Поэтому дл  достижени  существенного снижени  выбросов оксидов азота требуетс  подача значительного количества инертного вещества (15-20% от расхода воздуха на горение). Однако это ограничит возможности применени  такого способа сжигани  топлива на котельных агрегатах, поскольку потребует существенных затрат на привод т годутьевых механизмов и приведет к снижению экономичности работы оборудовани . Т. о. указанный способ сжигани  не обеспечивает необходимого снижени  выбросов оксидов азота вследствие того, что инертное вещество не вли ет на начало процесса горени  топлива в полном объеме.

Целью изобретени   вл етс  снижение образовани  окисдов азота путем балластировки топлива инертным веществом.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в способе сжигани  топлива, включающем подачу топлива и инертного вещества в топку , последнее подают отдельными стру ми, а топливо подают по периферии каждой струи инертного вещества, причем соотношение скоростей упом нутых сред составл ет 0,7-2,1.

сл

с

4

1 1 о ы

00

СО

Причинно-следственна  св зь между отличительными признаками и целью заключаетс  в следующем.

Подача инертного вещества зону горени  снижает температуру горени  за счет увеличени  объема продуктов горени  и замедл ет процесс горени  благодар  снижению концентраций реагирующих веществ, При разделении общего потока инертного вещества на отдельные струи и подаче топлива по периферии каждой струи инертного вещества обеспечиваетс  быстрое и полное смешение топлива с инертным веществом практически еще до перемешивани  топлива с воздухом и последующего воспламенени  горючей смеси. Это приводит к замедлению процесса горени , снижению температур и концентраций реагирующих веществ непосредственно в з онах протекани  реакций образовани  оксидов азота на самых ранних стади х. При этом достигаетс  резкое снижение выбросов оксидов азота при умеренном расходе инертного вещества . Соотношение скоростей упом нутых сред составл ющие 0,7-2,1 обусловлено тем, что снижение выбросов оксидов азота, наблюдающиес  при соотношении скоростей 2,1, не должно вести к ухудшению полноты сжигани  топлива, что наблюдаетс  (в соответствии исследовани м, см. фиг. 2) при соотношении скоростей меньших 0,7. Т. о. совокупное использование указанных признаков позвол ет обеспечить достижение поставленной в за вл емом техническом решении цели-снижениеобразовани  оксидов азота.

Наличие отмеченных выше отличительных признаков по сравнению с прототипом позвол ет сделать вывод о соответствии за вл емого технического решени  критерию новизна.

Поиск дополнительных технических решений , определ емый указанными отличительными признаками, не вы вил известности их совокупного использовани  в других област х техники дл  достижени  поставленной цели, на основании чего можно сделать вывод о соответствии за вл емо- го технического решени  критерию существенные отличи .

На фиг. 1 схематично изображено устройство , реализующеее способ, при сжига- нии газа; на фиг. 2 - представлена зависимость относительных значений концентраций оксидов дзота от соотношени  скоростей топлива и инертного вещества, поступающих в топку.

Устройство дл  сжигани  газа, реализующее предлагаемое техническое решение, включает в себ  кольцевой канал 1 дл  подачи инертного вещества и канал 2 дл  подачи топливного газа втопку. Выходна  часть канала 1 инертного вещества снабжена выпускными отверсти ми 3, к которым подсоединены штуцера 4. Выходна  часть канала 2 газа снабжена отверсти ми 5, причем выходные сечени  штуцеров 4 лежат в плоскости отверстий 5. Кроме того, упом нутые каналы 1 и 2 расположены внутри воздуш0 ного канала 6,

Устройство работает следующим образом .

Газообразное инертное вещество и топливо подаютс  соответственно по каналам

5 1 и 2. Через отверсти  3 и штуцера 4 инертное вещество подаетс  в топку. Газообразное топливо подаетс  через зазор, образующийс  между кромкой отверсти  5 и штуцером 4. Поскольку оси отверстий 5 и

0 штуцеров 4 совпадают, по периметру струи инертного вещества, поступающей в топку, образуетс  слой газа. Это способствует полному перемешиванию топлива и инертного вещества. В результате воздух, поступаю5 щий по каналу 6, перемешиваетс  с готовой топливоинертной смесью. Данное обсто тельство обеспечиваетс  соотношением скоростей топлива и инертного вещества, которое составл ет 0,7-2,1.

0

На фиг, 2 представлены графики зависимости относительных значений концентрации оксидов азота в дымовых газах (крива  1) и неполноты горени  (крива  2) от изме- 5 рени  соотношени  топлива и инертного вещества WT/WMH.

При соотношении скоростей более 2,1 происходит резкое увеличение содержани  оксидов азота. Это обусловлено ухудшени- п ем процесса перемешивани  топлива с инертным веществом ввиду низкой относительной скорости выхода последнего в топку и, как следствие, снижаетс  воздействие подачи инертного вещества на процесс гое рени . При значени х отношени  скоростей менее 2,1 происходит некоторое снижение концентрации оксидов азота, практически только за счет разбавлени  продуктов сгорани  инертным веществом. Уменьшение соотношени  ниже 0,7 приводит к резкому возрастанию неполноты горени , котора  вызвана чрезмерно быстрым забалластиро- ванием топлива, ухудшением образовани  топливо-воздушной смеси, что вызывает недостаток окислител  в зоне горени  и приводит к по влению продуктов недожога топлива. Поэтому оптимальным  вл етс  интервал изменени  соотношени  скоростей топливной и инертной сред равный 0,7-2.1.

Поскольку струи инертного вещества располагаютс  внутри потока топлива, происходит очень интенсивное перемешивание топлива с инертным веществом, смесь которых поступает в зону горени . Замедление перемешивани  топлива с воздухом и подача смеси топлива и инертного вещества в зону горени  приводит к раст гиванию процесса горени  и уменьшению его температурного уровн , что вы- зывает резкое снижение образовани  как термических, так и топливных оксидов азота .

Кроме того, эффект по снижению выбросов NOx достигаетс  при значительно меньших количествах подаваемого в топку инертного вещества.

В качестве примера конкретной реализации предлагаемого способа используютс  пылеугольные горелки вихревого и щелевого типовых котлов БКЭ-220 и ТП- 230.

Дл  реализации предполагаемого изобретени  на котле БКЗ-220, оборудованном схемой ввода дымовых газов рециркул ции, в кольцевые каналы подачи угольной пыли в топку устанавливают р д отдельных труб дл  подачи по ним газов рециркул ции (инертного вещества). При этом газы рециркул ции , выход щие из указанных труб поступают в топку отдельными стру ми , оказывающимис  окруженными потоком топлива с наружной стороны, т. е. угольную пыль подают по периферии каждой струи газов рециркул ции. COOT- ношение скоростей топливной среды и газов рециркул ции следует прин ть в данном случае близким к 1,0, что обеспечит устойчивое перемешивание указанных сред и балластировку топлива инертным веществом. Это вызывает снижение температуры в  дре горени  и ограничит образование термических оксидов азота, а также приведет к созданию зон с недостатком свободного кис- порода и затормозит переход топливного азота в N0, интенсифициру  в то же врем  конкурирующие реакции перехода

азотсодержащих компонентов в безвредный молекул рный азот N2.

Расчеты, выполненные на основании Методических указаний по расчету выбросов оксидов азота с дымовыми газами котлов РД 34.02.304-88 показывает, 4to снижение выбросов NOx при использовании предлагаемого изобретени  в пылеуголь- ных вихревых горелках котла БКЗ-220 достигает около 40% без ухудшени  экономичности его работы.

На котле ТП-230, оборудованном пр моточными щелевыми пылеугольными горелками , в соответствии с за вленным способом сжигани  предлагаетс  в центральные части каналов подачи топлива в топку установить сопла пр моугольного сечени  дл  ввода дымовых газов рециркул - ции (инертного вещества). При этом газы рециркул ции выход т из указанных сопл отдельными стру ми в топку, а топливо поступает по периферии каждой струи инертного вещества. Причем соотношение скоростей топливного и газового потоков следует прин ть равным 1,2-1,4, что обеспечит наибольший эффект по смешению указанных сред, а следовательно и по снижению оксидов азота на котле ТП-230 Расчеты показывают, что ожидаемое снижение образовани  NOx достигнет 35%,

Аналогичные расчеты, проделанные дл  разных типов гззомззутных и пылеу- гольных котлов, свидетельствуют о снижении образовани  оксидов азота при использовании предполагаемого изобретени  на 30-50.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и   Способ сжигани  топлива путем его подачи в топку совместно с инертным веществом , отличающийс  тем, что,с целью снижени  образовани  оксидов азота путем балластировки топлива инертным веществом , последнее подают отдельными стру ми , а топливо подают по периферии каждой струи при поддержании соотношени  скоростей топлива и инертного вещества, равного 0.7...2,1.

f:-f f -

4 - Фиг 2.

Фиг/