RU2028544C1

RU2028544C1 - Pulverized-coal burner

Info

Publication number: RU2028544C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Абрамов
Original assignee: Казахский научно-исследовательский институт энергетики
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1990-06-28
Publication date: 1995-02-09

Abstract

FIELD: thermal power engineering. SUBSTANCE: pulverized coal supply pipe has sleeve with perforated bottom installed inside it. Inner space of sleeve faces inlet edge of pipe on external side of sleeve; nozzles are installed in perforations coaxially in respect to pipe. Outlet ends of nozzles are beveled from center towards periphery of pipe. EFFECT: improved design. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для сжигания пылевидного топлива и может быть использовано в теплоэнергетике и других отраслях, где сжигается пылевидное топливо и возникают проблемы повышения эффективности его сжигания и снижения выбросов оксидов азота. The invention relates to a device for burning pulverized fuel and can be used in the power industry and other industries where pulverized fuel is burned and there are problems of increasing the efficiency of its combustion and reducing emissions of nitrogen oxides.

Известны горелки для сжигания пылевидного топлива с пониженным выходом оксидов азота, например горелка с двухступенчатой подачей топлива фирмы Steinmuller. В данной горелке первичное стабилизированное горение при небольшом недостатке воздуха развивается в центральной части. Остаток топлива с транспортирующим воздухом подается по периферии. В этой зоне организуется значительный недостаток воздуха для горения. Продукты неполного сгорания догорают в третьей зоне при незначительном избытке воздуха. Оксиды азота, образовавшиеся в первой зоне, восстанавливаются во второй. Known burners for burning pulverized fuel with a reduced output of nitrogen oxides, for example a burner with a two-stage fuel supply company Steinmuller. In this burner, primary stable combustion with a slight lack of air develops in the central part. The remaining fuel with conveying air is supplied on the periphery. In this zone, a significant lack of combustion air is organized. Products of incomplete combustion burn out in the third zone with a slight excess of air. Nitrogen oxides formed in the first zone are reduced in the second.

Недостатком этой горелки является ухудшение выгорания топлива при снижении его реакционной способности. Опытно-промышленная проверка горелок со ступенчатой подачей топлива показала хороший результат при сжигании газа. При сжигании угля получено высокое содержание горючих в уносе, а при сжигании мазута - интенсивное сажеобразование. The disadvantage of this burner is the deterioration of fuel burnout while reducing its reactivity. A pilot test of step-by-step burners has shown good results in gas combustion. When burning coal, a high content of combustibles in ablation was obtained, and when burning fuel oil, intense soot formation was obtained.

Известна также горелка фирмы Foster-Wheeler. В этой горелке аэросмесь подается в центральную зону факела с коэффициентом избытка воздуха α < 1 в виде четырех струй. Струи образуются путем разделения потока аэросмеси, для чего применяется специальный рассекатель, установленный на выходе из канала аэросмеси. На второй стадии процесса горения подмешивается вторичный воздух с внешней стороны факела и происходит дожигание топлива при избытке воздуха α > 1. A Foster-Wheeler burner is also known. In this burner, the aerosol is fed into the central zone of the flame with an air excess coefficient α <1 in the form of four jets. The jets are formed by separating the flow of the mixture, for which a special divider is used, installed at the outlet of the channel of the mixture. At the second stage of the combustion process, secondary air is mixed in from the outer side of the flame and the fuel is burned after excess air α> 1.

Недостатком этой горелки является ухудшение воспламенения при подаче в нее топлива ухудшенного качества. Кроме того, ухудшаются воспламенение и выгорание наиболее крупных фракций пылевидного топлива. При подаче всего топлива в центральную зону факела с α< 1 в первую очередь выгорают наиболее мелкие фракции измельченного твердого топлива, создавая конкуренцию для горения крупных фракций. Горение крупных частиц происходит лишь после подмешивания вторичного воздуха. Эффективность сжигания топлива снижается. The disadvantage of this burner is the deterioration of ignition when supplying fuel of deteriorated quality to it. In addition, the ignition and burnout of the largest fractions of pulverized fuel are impaired. When all fuel is supplied to the central zone of the flare with α <1, the smallest fractions of crushed solid fuel burn out first, creating competition for the combustion of large fractions. The combustion of large particles occurs only after mixing secondary air. Fuel efficiency is reduced.

В качестве прототипа выбрана вихревая пылеугольная горелка, содержащая воздухоподводящий корпус, по оси которого установлена пылеподводящая труба. К этой трубе подключены раздающие сопла криволинейной формы. Пылевидное топливо в виде нескольких струй подается в поток вторичного воздуха, благодаря чему улучшаются условия смешения и повышается эффективность сжигания. As a prototype, a vortex pulverized coal burner containing an air supply housing, along the axis of which a dust supply pipe is installed, was selected. Distributing nozzles of a curved shape are connected to this pipe. Pulverized fuel in the form of several jets is fed into the stream of secondary air, thereby improving mixing conditions and increasing combustion efficiency.

Недостатком такой горелки является повышенный выход оксидов азота из-за интенсивного смешения пылевидного топлива и воздуха на начальном участке факела. Криволинейная форма пылераздающих сопл обусловливает подачу топлива исключительно в периферийную зону факела. При этом крупные частицы топлива, вылетающие из сопл под большим углом к направлению движения воздушного потока, выпадают из факела. Эффективность сжигания топлива по этой причине снижается. Кроме того, криволинейная форма сопл обуславливает их повышенный абразивный износ частицами топлива, движущимися внутри сопла. Долговечность горелки снижается. The disadvantage of this burner is the increased yield of nitrogen oxides due to intensive mixing of pulverized fuel and air in the initial section of the torch. The curvilinear shape of the dust-generating nozzles determines the fuel supply exclusively to the peripheral zone of the flame. In this case, large fuel particles flying out of the nozzles at a large angle to the direction of air flow fall out of the torch. Fuel combustion efficiency is therefore reduced. In addition, the curved shape of the nozzles causes their increased abrasive wear by fuel particles moving inside the nozzle. Burner life is reduced.

Целью изобретения является повышение эффективности сжигания топлива, снижение выхода оксидов азота и повышение долговечности горелки. The aim of the invention is to increase the efficiency of fuel combustion, reducing the yield of nitrogen oxides and increasing the durability of the burner.

Цель достигается тем, что в пылеугольной горелке, содержащей воздухоподводящий корпус и соосно установленную в нем пылеподводящую трубу с выпускными соплами, внутри пылеподводящей трубы установлен коаксиально стакан с перфорированным днищем, внутренняя полость которого обращена к ее входной кромке, сопла установлены одним торцом в перфорациях днища стакана с внешней стороны стакана аксиально трубе, а другие торцы сопл выполнены с косыми срезами, ориентированными от центра к периферии трубы. Длина выпускных сопл составляет не менее 5 d, где d - внутренний диаметр сопла, а стакан выполнен с возможностью осевого перемещения. The goal is achieved by the fact that in a dust-burner burner containing an air supply housing and a dust-supply pipe with exhaust nozzles coaxially mounted in it, there is a coaxial glass inside the dust-supply pipe with a perforated bottom, the inner cavity of which faces its inlet edge, nozzles are installed at one end in perforations of the glass bottom on the outside of the cup, it is axial to the pipe, and the other ends of the nozzles are made with oblique sections oriented from the center to the periphery of the pipe. The length of the exhaust nozzles is at least 5 d, where d is the inner diameter of the nozzle, and the glass is made with the possibility of axial movement.

Отличительные признаки изобретения следующие. Distinctive features of the invention are as follows.

Внутри пылеподводящей трубы установлен коаксиально стакан с перфорированным днищем, внутренняя полость которого обращена к ее входной кромке, а в перфорациях днища стакана с внешней стороны установлены одним торцом раздающие сопла, другие торцы сопл выполнены с косыми срезами. Выпускные сопла установлены аксиально трубе и ориентированы косыми срезами от центра к периферии трубы. Длина выпускных сопл составляет не менее 5 d. Стакан выполнен с возможностью осевого перемещения. A coaxial glass with a perforated bottom is installed inside the dust supply pipe, the inner cavity of which faces its inlet edge, and in the perforations of the glass bottom there are nozzle-distributing nozzles from the outside, the other nozzle ends are made with oblique sections. Outlet nozzles are mounted axially to the pipe and are oriented by oblique sections from the center to the periphery of the pipe. The length of the exhaust nozzles is at least 5 d. The glass is made with the possibility of axial movement.

Благодаря тому, что сопла установлены аксиально трубе (выполнены с косыми срезами) и ориентированы косыми срезами от центра к периферии, более крупные фракции пыли попадают в центральную (высокотемпературную) зону факела, а мелкие - в периферийную. Эффективность сжигания топлива повышается. Due to the fact that the nozzles are mounted axially to the pipe (made with oblique sections) and oriented obliquely from the center to the periphery, larger fractions of dust fall into the central (high-temperature) zone of the torch, and small fractions into the peripheral one. Fuel efficiency is increasing.

В центральной зоне факела образуются продукты неполного сгорания топлива с высоким содержанием СО, Н₂ и СН₄, которые подмешиваются к струям пылевоздушной смеси, выходящим из сопл, и обусловливают пониженный выход оксидов азота.In the central zone of the torch, products of incomplete combustion of fuel with a high content of CO, H ₂ and CH _{4 are formed} , which are mixed with the jets of the dusty air mixture emerging from the nozzles and cause a reduced yield of nitrogen oxides.

Выпускные сопла, расположенные аксиально трубе, меньше подвергаются эрозионному износу пылью. Долговечность горелки повышается. Outlet nozzles located axially to the pipe are less susceptible to dust erosion. The durability of the burner is increased.

Для наиболее эффективного разделения мелких и крупных фракций пыли длина сопл должна быть не менее 5 d, а для оптимизации процесса сжигания топлива в горелке стакан выполнен с возможностью осевого перемещения. For the most efficient separation of small and large fractions of dust, the nozzle length should be at least 5 d, and to optimize the process of burning fuel in the burner, the cup is made with the possibility of axial movement.

На фиг.1 и 2 показана пылеугольная горелка, где 1 - пылеподводящий короб, 2 - пылеподводящая труба, 3 - центральная труба, 4 - перфорированное днище стакана 5, 6 - выпускные сопла, 7 - косой срез сопла, 8 - сальниковое уплотнение центральной трубы, 9 - воздушный короб, 10 - завихритель воздуха, 11 - воздушная труба, 12 - конус. Figures 1 and 2 show a dust-burner, where 1 is a dust-collecting box, 2 is a dust-collecting pipe, 3 is a central pipe, 4 is a perforated bottom of a glass 5, 6 are exhaust nozzles, 7 is an oblique section of a nozzle, 8 is an oil seal of a central pipe , 9 - air box, 10 - air swirl, 11 - air pipe, 12 - cone.

На конце центральной трубы 3 закреплен стакан 5 с перфорированным днищем 4. Стакан установлен коаксиально в пылеподводящей трубе 2 и может перемещаться внутри нее в осевом направлении. Внутренняя полость стакана обращена к входной кромке трубы 2. С внешней стороны стакана в перфорациях днища установлены одним торцом выпускные сопла, а другие торцы сопл выполнены с косыми срезами, ориентированными от центра к периферии. Сопла установлены аксиально трубе, а их длина составляет не менее 5 d. Осевое перемещение стакана 5 вместе с установленными соплами 6 обеспечивается путем передвижения центральной трубы 3 в сальниковом уплотнении 8. На выходном конце трубы 2 установлен конус 12, отбрасывающий воздух к внешней зоне факела. A cup 5 with a perforated bottom 4 is fixed at the end of the central pipe 3. The glass is mounted coaxially in the dust supply pipe 2 and can move axially inside it. The inner cavity of the glass faces the inlet edge of the pipe 2. On the outer side of the glass in the perforations of the bottom there are outlet nozzles installed with one end, and the other ends of the nozzles are made with oblique sections oriented from the center to the periphery. The nozzles are mounted axially to the pipe and their length is at least 5 d. The axial movement of the cup 5 together with the installed nozzles 6 is ensured by moving the central pipe 3 in the stuffing box seal 8. At the output end of the pipe 2, a cone 12 is installed, which expels air to the outer zone of the torch.

Горелка работает следующим образом. The burner operates as follows.

Воздух поступает в короб 9, проходит завихритель 10 и через трубу 11 подается в топку в виде кольцевой закрученной струи. В центральной зоне закрученной воздушной струи возникает приосевой обратный ток, достигающий устья горелки. В горящем факеле вихревой горелки приосевой обратный ток представляет собой высокотемпературный (≈1500^оС) поток продуктов сгорания, в который подается пыль. Пыль поступает в короб 1, проходит по каналу, образованному коаксиальными трубами 2 и 3, во внутреннюю полость стакана 5 и через выпускные сопла 6 с косым срезом 7 отдельными струями подается в топку. Благодаря косому срезу траектория струи отклоняется от центра к периферии факела. При этом происходит сепарация частиц пылевидного топлива. Крупные фракции пыли попадают в центральную зону факела с высокой температурой и низким содержанием кислорода, а мелкие фракции пыли - во внешнюю зону факела. Продукты неполного сгорания из центральной зоны факела в виде газов приосевой рециркуляции подмешиваются к струям пыли и обеспечивают воспламенение топлива. По мере подмешивания воздуха происходит выгорание топлива. Низкому выходу оксидов азота способствуют продукты неполного сгорания, подмешиваемые в зоне воспламенения топлива и обуславливающие снижение локального коэффициента избытка воздуха α < 1.Air enters the box 9, passes the swirl 10 and through the pipe 11 is fed into the furnace in the form of an annular swirling jet. In the central zone of the swirling air stream, an axial reverse current occurs, reaching the mouth of the burner. In a burning torch of a vortex burner, the axial reverse current is a high-temperature (≈1500 ^о С) flow of combustion products into which dust is supplied. Dust enters the box 1, passes through the channel formed by coaxial pipes 2 and 3, into the inner cavity of the glass 5 and through the exhaust nozzles 6 with an oblique cut 7, is fed into the furnace by separate jets. Due to the oblique cut, the jet path deviates from the center to the periphery of the torch. When this occurs, the separation of particles of pulverized fuel. Large fractions of dust fall into the central zone of the flare with a high temperature and low oxygen content, and small fractions of dust fall into the outer zone of the torch. Products of incomplete combustion from the central zone of the flame in the form of axial recirculation gases are mixed with dust jets and provide ignition of the fuel. As air is mixed in, fuel burns out. The low yield of nitrogen oxides is promoted by products of incomplete combustion, mixed in the fuel ignition zone and causing a decrease in the local coefficient of excess air α <1.

Для наиболее эффективного разделения мелких и крупных фракции поток пылевоздушной смеси должен быть в установившемся состоянии. Для этого длина сопл должна быть не менее 5 d. For the most efficient separation of small and large fractions, the flow of the dust-air mixture should be in a steady state. For this, the nozzle length must be at least 5 d.

Для возможности регулирования процесса сжигания при изменении качества топлива, тонкости его помола стакан, на котором установлены выпускные сопла, может перемещаться вдоль оси вместе с центральной трубой. Изменяя расстояние от среза горелки до среза выпускных сопл, можно подобрать наиболее оптимальное их положение, обеспечивающее устойчивое воспламенение, хорошее выгорание топлива и низкий выход оксидов азота. In order to be able to control the combustion process when the quality of the fuel and its fineness are changed, the glass on which the exhaust nozzles are mounted can move along the axis along with the central pipe. By changing the distance from the burner cut to the cut of the exhaust nozzles, it is possible to choose their most optimal position, providing stable ignition, good fuel burnup and a low yield of nitrogen oxides.

Claims

1. A DUST-BURNER burner, comprising an air supply housing and a dust-supply pipe coaxially mounted therein with exhaust nozzles, characterized in that, in order to increase the efficiency of fuel combustion, reduce the yield of nitrogen oxides and increase the burner durability, the burner is equipped with a coaxially mounted dust-supply pipe with a glass with a perforated bottom , its internal cavity faces its inlet edge, exhaust nozzles are mounted on the outside of the cup axially to the pipe with one of its ends in perforations of the bottom of the cup , the other ends of the nozzles are made with oblique sections oriented from the center to the periphery of the pipe.

2. The burner according to claim 1, characterized in that the length of the exhaust nozzles is at least 5 internal diameters of the nozzle.

3. The burner according to claims 1 and 2, characterized in that the glass is made with the possibility of axial movement.