RU2039907C1

RU2039907C1 - Furnace chamber

Info

Publication number: RU2039907C1
Authority: RU
Inventors: С.П. Шарапа; Н.В. Рыжиков; А.А. Шатиль; А.В. Гавриленко; В.В. Громов; Г.И. Овчинников; В.В. Компанеец
Priority date: 1992-05-08
Filing date: 1992-05-08
Publication date: 1995-07-20

Abstract

FIELD: furnace chambers. SUBSTANCE: furnace chamber has housing and inclined branch pipes for blast-furnace gas and air, coal dust and air, horizontal burner; distance between centers of outlet sections of coal dust and air nozzles and horizontal burner is equal to (1.4-1.6), where d is diameter is diameter of coal dust nozzle. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для совместного сжигания пылеугольного топлива и горючих газообразных отходов металлургического производства в топочных камерах котлоагрегатов. The invention relates to energy and can be used for the co-combustion of pulverized coal and combustible gaseous waste from metallurgical production in the combustion chambers of boiler units.

Известна топочная камера с комбинированными горелочными устройствами [1] предназначенными для совместно-раздельного сжигания как газообразного топлива (природного, доменного и коксового газов), так и смеси их с угольной пылью. Управление перемещением ядра факела по высоте топки в этих горелках осуществляется за счет реверсирования крутки топливовоздушных потоков с помощью тангенциальных сегментных регистров. При сжигании газообразного топлива горелки обеспечивают перемещение факела по высоте топки, достаточное для поддержания номинальной температуры перегретого пара в широком диапазоне изменения соотношения в сжигаемой смеси высококалорийного (природный и коксовый газы) и низкокалорийного (доменный газ) топлива. Known combustion chamber with combined burner devices [1] designed for the joint-separate combustion of both gaseous fuels (natural, blast furnace and coke oven gas), and their mixture with coal dust. The movement of the torch core along the height of the furnace in these burners is controlled by reversing the twist of the fuel and air flows using tangential segment registers. When burning gaseous fuel, the burners provide the torch moving along the height of the furnace, sufficient to maintain the nominal temperature of superheated steam in a wide range of changes in the ratio of the mixture of high-calorie (natural and coke oven gases) and low-calorie (blast-furnace gas) fuel.

Недостатком известной топочной камеры является то, что при сжигании совместно с газами твердого топлива с его тепловой долей, превышающей 0,3 0,4, тепловосприятие топки увеличивается и даже при максимально возможном перемещении ядра факела вверх температура перегретого пара ниже номинальной. Кроме того, при использовании горелок данной конструкции имеет место балластирование пылеугольного факела продуктами сгорания доменного газа, что приводит к снижению степени выгорания угля. Вместе с тем возможности горелок по снижению выбросов вредных газовых компонентов ограничены. A disadvantage of the known combustion chamber is that when solid fuel is burned together with gases with its thermal fraction exceeding 0.3 0.4, the thermal perception of the furnace increases and even with the maximum possible movement of the flame core upward, the temperature of superheated steam is lower than the nominal value. In addition, when using burners of this design, there is a ballasting of the pulverized coal flare by the combustion products of blast furnace gas, which leads to a decrease in the degree of burning of coal. At the same time, the possibilities of burners to reduce emissions of harmful gas components are limited.

Наиболее близкой к предлагаемой является топочная камера парогенератора [2] где применяется горелочное устройство для совместного сжигания высококалорийного топлива (природный газ, мазут), подаваемого через его горизонтальную часть, и доменного газа, подаваемого по периферии верхнего наклонного сопла. Применение горелок обеспечивает повышение устойчивости горения нижнего и верхнего топливных потоков, а также эффект перемещения ядра факела по высоте топки в соответствии с изменением доли доменного газа в тепловом балансе котла. Closest to the proposed is the combustion chamber of the steam generator [2] where a burner is used to co-burn high-calorific fuel (natural gas, fuel oil) supplied through its horizontal part and blast furnace gas supplied along the periphery of the upper inclined nozzle. The use of burners provides an increase in the stability of combustion of the lower and upper fuel flows, as well as the effect of moving the flame core along the height of the furnace in accordance with a change in the fraction of blast furnace gas in the heat balance of the boiler.

Недостатком этой горелки является то, что в режимах работы с большой долей твердого топлива при отсутствии доменного газа поддерживать температуру перегретого пара не удается из-за более высокой светимости продуктов сгорания и уменьшения их объема. Концентрация окислов азота в дымовых газах при условии поддержания расчетных параметров горелки достигает высоких значений. The disadvantage of this burner is that in operating modes with a large fraction of solid fuel in the absence of blast furnace gas, it is not possible to maintain the temperature of superheated steam due to the higher luminosity of the combustion products and a decrease in their volume. The concentration of nitrogen oxides in flue gases, provided that the design parameters of the burner are maintained, reaches high values.

Предложена топочная камера, содержащая корпус и экранные трубы, наклонные сопла доменного газа и воздуха, угольной пыли и воздуха, горизонтальное сопло коксового, природного газов и воздуха, в которой расстояние между центрами выходных сечений сопла угольной пыли и воздуха и горизонтального сопла составляет (1,4 1,6)d, где d диаметр сопла угольной пыли и воздуха. A furnace chamber is proposed that contains a housing and screen tubes, inclined nozzles of blast furnace gas and air, coal dust and air, a horizontal nozzle of coke, natural gas and air, in which the distance between the centers of the exit sections of the nozzle of coal dust and air and a horizontal nozzle is (1, 4 1,6) d, where d is the diameter of the nozzle of coal dust and air.

Топочная камера предложенной конструкции позволяет повысить эффективность сжигания смеси топлив, включающей угольную пыль, что проявляется в расширении диапазона регулирования тепловосприятия топочной камеры и поддержании номинального перегрева пара, а также позволяет снизить вредные выбросы. The combustion chamber of the proposed design allows to increase the efficiency of burning a mixture of fuels, including coal dust, which is manifested in expanding the range of regulation of heat perception of the combustion chamber and maintaining the nominal superheat of the steam, and also reduces harmful emissions.

На чертеже представлена топочная камера. The drawing shows a combustion chamber.

Она содержит корпус 1, верхние наклонные сопла для подачи доменного газа (ДГ) 2 и воздуха 3, горизонтальные сопла 4 для подачи природного газа (ПГ) 4, коксового газа (КГ) 5 и воздуха 6, нижние сопла угольной пыли (УП) 7 и воздуха 8. It contains a housing 1, upper inclined nozzles for supplying blast furnace gas (DG) 2 and air 3, horizontal nozzles 4 for supplying natural gas (GHG) 4, coke oven gas (KG) 5 and air 6, lower nozzles of coal dust (UP) 7 and air 8.

При эксплуатации котлоагрегатов ТЭЦ предприятий черной металлургии возможны следующие комбинации сжигаемых топлив: УП, УП + КГ, УП + ДГ, УП + ПГ, УП + КГ + ДГ, УП + ПГ + ДГ, ДГ + КГ, ДГ + ПГ. The following combinations of combustible fuels are possible during operation of boilers of a CHPP of ferrous metallurgy enterprises: UP, UP + KG, UP + DG, UP + PG, UP + KG + DG, UP + PG + DG, DG + KG, DG + PG.

В комбинациях сжигания смеси топлив, включающей пыль промпродукта, предлагаемая камера работает следующим образом. In combinations of burning a mixture of fuels, including industrial dust, the proposed chamber operates as follows.

Угольная пыль (пыль промпродукта) подается в корпус 1 топочной камеры через нижнее сопло 7 под углом 25 35^о к горизонту, воздух поступает в количестве 0,7 0,8 от стехиометрического через нижнее сопло 8. При общем коэффициенте избытка воздуха в горелке α= 1,05 часть воздуха в количестве около 0,05 от стехиометрического подается в горизонтальное сопло 6 и остальной воздух (0,2 0,3 от стехиометрического) поступает в верхнее сопло 3.Coal dust (dust middlings) is fed into the combustion chamber body 1 through the bottom nozzle 7 at an angle of ^about 25 35 to the horizontal, air is supplied in an amount of 0.7 0.8 of the stoichiometric through the lower nozzle 8. In general, an excess air ratio in the burner α = 1.05 part of the air in an amount of about 0.05 of the stoichiometric is supplied to the horizontal nozzle 6 and the rest of the air (0.2 0.3 of the stoichiometric) enters the upper nozzle 3.

Угольная пыль до встречи с воздухом горизонтального сопла 6 и верхнего сопла 3 выгорает на 65 70% При этом на начальном участке факела в условиях недостатка кислорода замедляется образование топливных окислов азота, а также образуются продукты химического недожога, что способствует восстановлению азота из образовавшихся окислов. Coal dust before burning out of the horizontal nozzle 6 and the upper nozzle 3 burns out by 65 70 %.At the same time, the formation of fuel nitrogen oxides slows down in the initial section of the flare under conditions of oxygen deficiency, and the products of chemical underburning are formed, which helps to restore nitrogen from the formed oxides.

Поступившие через сопло 5 коксовый газ и через сопло 4 природный газ, частично сгорая при недостатке кислорода (в комбинациях УП + КГ + ДГ и УП + ПГ + ДГ), догорают после встречи с избыточным воздухом, подаваемым в верхнее сопло 3, что приводит к уменьшению концентрации окислов азота в продуктах сгорания. Coke gas received through nozzle 5 and natural gas through nozzle 4, partially burned out with a lack of oxygen (in combinations UP + KG + DG and UP + PG + DG), burn out after meeting with excess air supplied to the upper nozzle 3, which leads to a decrease in the concentration of nitrogen oxides in the products of combustion.

Направление пылеугольного факела под углом 25 35^о вверх обеспечивает поднятие ядра факела, достаточное для поддержания номинальной температуры перегретого пара.The direction of the pulverized coal flame 25 at an angle 35 ^of lifting up provides flame kernel sufficient to maintain the nominal temperature of superheated steam.

Доменный газ, поступающий через сопло 2, в комбинациях топлив УП + ПГ, УП + КГ + ДГ и УП + ПГ + ДГ составляет небольшую долю в тепловом балансе котла и не вносит существенного вклада в образование окислов азота. The blast furnace gas entering through nozzle 2, in the combinations of UP + PG, UP + KG + DG and UP + PG + DG fuels, makes up a small fraction in the heat balance of the boiler and does not make a significant contribution to the formation of nitrogen oxides.

В комбинациях при сжигании доменного газа с коксовым либо природным (ДГ + КГ и ДГ + ПГ) коэффициент избытка воздуха на горизонтальное 6 и верхнее 3 сопла составляет 0,7 0,8, на нижнее сопло 8 подается воздух в количестве 0,25 0,35 от стехиометрического. В этих комбинациях осуществляется ступенчатое сжигание топлива, обеспечивающее снижение концентрации окислов азота в продуктах сгорания. Направление потока доменного газа вниз и затягивание его горения приводит к опусканию ядра факела, увеличению тепловосприятия нижней части топочной камеры, что необходимо для поддержания температуры перегретого пара. In combinations when burning blast furnace gas with coke oven gas or natural gas (DG + KG and DG + GH), the coefficient of excess air for the horizontal 6 and upper 3 nozzles is 0.7 0.8, air is supplied to the lower nozzle 8 in an amount of 0.25 0, 35 from stoichiometric. In these combinations, step-by-step fuel combustion is carried out, which ensures a decrease in the concentration of nitrogen oxides in the combustion products. The direction of the flow of blast furnace gas downward and the retardation of its combustion leads to the lowering of the torch core, an increase in heat perception of the lower part of the combustion chamber, which is necessary to maintain the temperature of superheated steam.

Claims

A CURRENT CAMERA, comprising a vertical casing, a horizontally mounted burner, secondary air and blast gas nozzles placed above it with a downward inclination, characterized in that the nozzles for supplying air and coal dust are additionally installed under the burner, and the distance between the centers of the outlet sections of the burner and lower inclined nozzles is equal to h (1.4, 1.6) d, where d is the diameter of the air supply nozzle.