RU2006740C1

RU2006740C1 - Pulverized-fuel furnace

Info

Publication number: RU2006740C1
Authority: RU
Inventors: А.М. Архипов; А.Н. Медведицков; Э.П. Волков; Ю.М. Липов; А.Л. Сидоров; В.П. Ефремов; В.П. Бочкарев; Б.Б. Вахитов
Original assignee: Московский энергетический институт
Priority date: 1991-06-27
Filing date: 1991-06-27
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: thermal power engineering. SUBSTANCE: pulverized-fuel furnace has vertical prismatic combustion chamber with burners inclined downwards and secondary-blast upper nozzles installed on its two opposite walls, and secondary-blast lower nozzles located in lower part of dry bottom. Burners are mounted above upper secondary-blast nozzles and tilted down through angle greater than that through which the latter are inclined. Lower secondary-blast nozzles are mounted on dry bottom slopes symmetrically in respect to vertical symmetry plane of furnace. EFFECT: improved economic efficiency and reliability of furnace. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для сжигания топлива и может быть использовано на тепловых электростанциях. The invention relates to a device for burning fuel and can be used in thermal power plants.

Известны топки, содержащие вертикальную призматическую камеру сгорания, на одной стенке которой установлены горелки, а на противоположной - сопла вторичного дутья, причем те и другие наклонены вниз [1] . Known furnaces containing a vertical prismatic combustion chamber, on one wall of which burners are installed, and on the opposite side are secondary blast nozzles, both of which are tilted down [1].

Недостатком таких устройств при сжигании угольной пыли является сепарация несгоревших частиц в холодную воронку с образованием значительного мехнедожига топлива. The disadvantage of such devices when burning coal dust is the separation of unburned particles into a cold funnel with the formation of significant mechanical burning of fuel.

В определенной степени этого недостатка лишена пылеугольная топка-прототип [2] , содержащая вертикальную призматическую камеру сгорания, на двух противоположных стенках которой, переходящих в скаты экранированной трубами холодной воронки, установлены с наклоном вниз горелки и верхние сопла вторичного дутья, и расположенные в шлаковом окне холодной воронки и направленные вдоль одного ее ската нижние сопла вторичного дутья. To a certain extent this drawback is deprived of the prototype pulverized coal firebox [2], containing a vertical prismatic combustion chamber, on two opposite walls of which turning into slopes of a shielded cold funnel pipes, burners and upper secondary blast nozzles are inclined downward and located in the slag window cold funnels and lower secondary blast nozzles directed along one of its slopes.

Недостатком пылеугольной топки-прототипа является принудительный подвод несгоревших частиц угля к устью струй, подаваемых из нижних сопел вторичного дутья, что обусловлено близким к шлаковому окну местоположением и соответствующим направлением горелок. В результате имеет место проскок наиболее крупных несгоревших пылинок угля через корень струй к скату холодной воронки и выпадение их в шлаковое окно с сохранением повышенного мехнедожога топлива. Кроме того, принудительное движение факела вдоль скатов холодной воронки снижает надежность в работе последних из-за возможности шлакования экранных труб и их эрозийного износа. The disadvantage of the pulverized coal furnace-prototype is the forced supply of unburned coal particles to the mouth of the jets supplied from the lower nozzles of the secondary blast, due to the location close to the slag window and the corresponding direction of the burners. As a result, there occurs a breakthrough of the largest unburnt dust particles of coal through the root of the jets to the slope of the cold funnel and their precipitation into the slag window while maintaining increased mechanical burnout of the fuel. In addition, the forced movement of the torch along the slopes of the cold funnel reduces the reliability of the latter due to the possibility of slagging of the screen pipes and their erosive wear.

Целью изобретения является повышение экономичности и надежности в работе топки. The aim of the invention is to increase the efficiency and reliability of the furnace.

Указанная цель достигается тем, что в пылеугольной топке, содержащей вертикальную призматическую камеру сгорания, на двух противоположных стенках которой, переходящих в скаты экранированной трубами холодной воронки, установлены с наклоном вниз горелки и верхние сопла вторичного дутья, и расположенные в нижней части холодной воронки нижние сопла вторичного дутья, горелки установлены выше верхних сопел вторичного дутья и наклонены вниз на больший угол, чем последние, нижние сопла вторичного дутья размещены на скатах холодной воронки симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии топки. This goal is achieved by the fact that in a pulverized-coal fire chamber containing a vertical prismatic combustion chamber, on two opposite walls of which turning into slopes of a shielded cold funnel pipes, burners and upper secondary blast nozzles are inclined downward, and lower nozzles located in the lower part of the cold funnel secondary blast, burners are installed above the upper nozzles of the secondary blast and are inclined downward to a larger angle than the last, lower nozzles of the secondary blast are located on the slopes of the cold funnel s It is symmetrical about a vertical plane of symmetry of the furnace.

Для достижения наибольшего эффекта нижние сопла вторичного дутья образованы зазорами между трубами, экранирующими холодную воронку. To achieve the greatest effect, the lower nozzles of the secondary blast are formed by the gaps between the pipes that shield the cold funnel.

Благодаря указанным отличительным признакам, прежде всего взаимному местоположению и направлению верхних сопел вторичного дутья и горелок улучшен процесс зажигания угольной пыли. Он протекает не в спутном потоке газа, как это имеет место в топке-прототипе, а в условиях опускного движения загорающегося факела, который прогревается восходящим потоком газов, т. е. в предлагаемой топке на начальном участке факела тепломассоперенос осуществляется во встречных потоках, поэтому он наиболее интенсивен, что способствует раннему зажиганию пыли. Догорание пыли осуществляется в вихре меньшей интенсивности, меньшего диаметра и более высокого местоположения, чем в топке-прототипе, что обусловлено меньшим вкладом в его образование, который играют свежие струи, содержащие топливо, и тормозящим, т. е. балластным, воздействием на вихрь симметрично вытекающих струй нижнего дутья. В результате этого факел движется на большем удалении от экранированных скатов холодной воронки, не переохлаждается за счет интенсивной конвективной теплопередачи, что способствует интенсивности догорания угольной пыли. Более высокое местоположение горелок по отношению к шлаковому окну, размещение нижних сопел вторичного дутья на скатах холодной воронки и симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии топки способствует не только повышению интенсивности дожигания угольных частиц в факеле и выпавших из него в нижнюю часть холодной воронки, но и обеспечению надежной работы экранов холодной воронки против шлакования и эрозийного износа. Due to these distinctive features, primarily the relative location and direction of the upper nozzles of the secondary blast and burners, the process of ignition of coal dust is improved. It does not occur in a confluent gas stream, as is the case in the prototype furnace, but under the conditions of the downward movement of the igniting torch, which is heated by an upward gas stream, i.e., in the proposed furnace in the initial section of the torch, heat and mass transfer is carried out in counter flows, therefore, most intense, which contributes to the early ignition of dust. The combustion of dust is carried out in a vortex of lower intensity, smaller diameter and higher location than in the prototype furnace, which is due to the smaller contribution to its formation, which is played by fresh jets containing fuel, and the braking, i.e., ballast, effect on the vortex is symmetrical flowing jets of the lower blast. As a result of this, the torch moves at a greater distance from the shielded slopes of the cold funnel, does not subcool due to intense convective heat transfer, which contributes to the intensity of burning out of coal dust. The higher location of the burners relative to the slag window, the placement of the lower secondary blast nozzles on the slopes of the cold funnel and symmetrically with respect to the vertical plane of symmetry of the furnace contributes not only to an increase in the intensity of afterburning of coal particles in the flare and deposited from it into the lower part of the cold funnel, but also to ensure reliable work of screens of a cold funnel against slagging and erosive wear.

Таким образом, как это показано выше, для достижения поставленной цели изобретения необходима совокупность отличительных признаков. Поскольку эти отличительные признаки, по крайней мере в их совокупности, не были известны ранее из источников информации, предложенная пылеугольная топка соответствует критерию "существенные отличия". Thus, as shown above, to achieve the goal of the invention requires a set of distinctive features. Since these distinguishing features, at least in their totality, were not previously known from sources of information, the proposed pulverized coal furnace meets the criterion of "significant differences".

На чертеже изображена пылеугольная топка, разрез. The drawing shows a pulverized coal firebox, a section.

Пылеугольная топка содержит вертикальную призматическую камеру сгорания 1, установленные с наклоном вниз на одной ее стенке 2 горелки 3, а на противоположной стенке 4 их верхние сопла 5 вторичного дутья, и расположенные в нижней части обоих скатов 6 холодной воронки нижние сопла 7 вторичного дутья. Горелки 3 расположены выше верхних сопел 5 и наклонены вниз на больший угол, чем последние ( α>β ), а нижние сопла 7 установлены на обоих скатах 6 симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии топки. Топка изнутри обрамлена экранными трубами, что на чертеже отображено штрихпунктирной линией. The pulverized-coal fire chamber contains a vertical prismatic combustion chamber 1, mounted with an inclined downward direction on one of its walls 2 of the burner 3, and on their opposite wall 4 their upper nozzles 5 of the secondary blast, and lower nozzles 7 of the secondary blast located in the lower part of both slopes 6 of the cold funnel. The burners 3 are located above the upper nozzles 5 and are inclined downward by a larger angle than the latter (α> β), and the lower nozzles 7 are mounted on both ramps 6 symmetrically with respect to the vertical plane of symmetry of the furnace. The firebox is inside framed by screen tubes, which is indicated by a dash-dot line in the drawing.

Для достижения наибольшего эффекта по дожиганию отсепарированных несгоревших частиц в нижней части холодной воронки ввод струй выполнен равномерно рассредоточенным по ширине скатов 6 холодной воронки, для чего нижние сопла 7 вторичного дутья образованы зазорами между экранными трубами холодной воронки. Для этого к экранным трубам прикреплены стенки горизонтального воздушного короба-коллектора 8, к которому рассредоточенно по его ширине подведен воздух по воздуховодам 9. To achieve the greatest effect on the afterburning of the separated unburned particles in the lower part of the cold funnel, the jets are made uniformly distributed over the width of the ramps 6 of the cold funnel, for which the lower nozzles 7 of the secondary blast are formed by the gaps between the screen tubes of the cold funnel. To do this, the walls of the horizontal air duct collector 8 are attached to the screen tubes, to which air is distributed dispersed along its width along the air ducts 9.

Оптимальным является расположение горелок 3 выше уровня размещения верхних сопел 5 вторичного дутья на расстоянии h= (0,2-0,4)В, В - расстояние между стенами 2 и 4. Верхние сопла 5 следует располагать на расстоянии Н= (0,8-1,2)В от верхней границы скатов 6 холодной воронки. Углы наклона вниз горелок 3 и верхних сопел 5 вторичного дутья должны составлять 50-65 и 35-50^о соответственно. При этом точка пересечения (перекрещивания) осей тех и других должна находиться в половине топки, расположенной ближе к стене 2 с горелками 3.The optimal location is for the burners 3 above the level of placement of the upper nozzles 5 of the secondary blast at a distance h = (0.2-0.4) B, B is the distance between walls 2 and 4. The upper nozzles 5 should be located at a distance of H = (0.8 -1.2) In from the upper border of the slopes 6 of the cold funnel. The downward angles of the burners 3 and the upper nozzles 5 of the secondary blast should be 50-65 and 35-50 ^about, respectively. In this case, the point of intersection (crossing) of the axes of those and others should be in the half of the furnace, located closer to the wall 2 with burners 3.

Пылеугольная топка работает следующим образом. Pulverized coal fire works as follows.

Угольная пыль в смеси с первичным воздухом при α_перв = 0,4-0,5 поступает в топочный объем из сильнонаклоненных вниз и высокорасположенных горелок 3. Она интенсивно прогревается восходящими потоками газов и надежно загорается до взаимодействия со струями, вытекающими из верхних сопел 5 вторичного дутья. Догорание угольных частиц происходит в вихревом потоке относительно небольшого (по сравнению с прототипом) диаметра, расположенного в основном в нижней части камеры сгорания 1. Выпадающие из вихря несгоревшие частицы угольной пыли подхватываются в нижней части холодной воронки струями, вытекающими из нижних сопел 7 вторичного дутья, что способствует хорошему дожиганию топлива. Процесс горения и дожигания угольных частиц осуществляется на достаточном удалении от экранированных трубами скатов холодной воронки, что повышает надежность в работе последних.Coal dust mixed with primary air at α _first = 0.4-0.5 enters the combustion chamber from highly downwardly inclined and highly located burners 3. It is intensely heated by upward gas flows and reliably ignites before interacting with the jets flowing from the upper nozzles 5 of the secondary blast. The combustion of coal particles occurs in a vortex stream of relatively small (compared to the prototype) diameter, located mainly in the lower part of combustion chamber 1. The unburnt particles of coal dust falling out of the vortex are picked up in the lower part of the cold funnel by jets flowing from the lower nozzles 7 of the secondary blast, which contributes to good afterburning of fuel. The process of combustion and afterburning of coal particles is carried out at a sufficient distance from the shielded tubes of the slopes of the cold funnel, which increases the reliability of the latter.

Использование заявленного устройства позволяет повысить экономичность и надежность в работе топки. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1206555, кл. F 23 C 5/08, 1986. The use of the claimed device improves the efficiency and reliability of the furnace. (56) 1. USSR author's certificate N 1206555, cl. F 23 C 5/08, 1986.

2. Авторское свидетельство СССР N 1089354, кл. F 23 C 5/14, 1984. 2. USSR author's certificate N 1089354, cl. F 23 C 5/14, 1984.

Claims

1. A DUST-COATED HEATER containing a vertical prismatic combustion chamber, on two opposite walls of which turning into slopes of a shielded cold funnel pipe, burners and upper nozzles of the secondary blast are installed with a downward inclination, and lower nozzles of the secondary blast located in the lower part of the cold funnel, characterized in that, in order to increase the efficiency and reliability of the operation of the furnace, the burners are installed above the upper nozzles of the secondary blast and are tilted down a larger angle than the last, and the lower nozzles of the secondary blasts are placed on the slopes of the cold funnel symmetrically with respect to the vertical plane of symmetry of the furnace.

2. A furnace according to claim 1, characterized in that the lower nozzles of the secondary blast are formed by gaps between the pipes screening the cold funnel.