RU2079047C1 - Boiler furnace - Google Patents

Boiler furnace Download PDF

Info

Publication number
RU2079047C1
RU2079047C1 RU95109980A RU95109980A RU2079047C1 RU 2079047 C1 RU2079047 C1 RU 2079047C1 RU 95109980 A RU95109980 A RU 95109980A RU 95109980 A RU95109980 A RU 95109980A RU 2079047 C1 RU2079047 C1 RU 2079047C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
burners
fuel
walls
combustion chamber
nozzles
Prior art date
Application number
RU95109980A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95109980A (en
Inventor
В.В. Осинцев
Г.Ф. Кузнецов
В.В. Петров
В.П. Воронин
М.П. Сухарев
Original Assignee
Челябинский государственный технический университет
Челябинская теплоэлектроцентраль N 2
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Челябинский государственный технический университет, Челябинская теплоэлектроцентраль N 2 filed Critical Челябинский государственный технический университет
Priority to RU95109980A priority Critical patent/RU2079047C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2079047C1 publication Critical patent/RU2079047C1/en
Publication of RU95109980A publication Critical patent/RU95109980A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: thermal power stations burning gas and dust of solid fuel. SUBSTANCE: furnace contains vertical tetrahedral prismatic combustion chamber and main burners mounted on its two opposite walls in at least two horizontal rows; main burners are fitted with nozzles for introduction of air, aeromixture and fuel gas oriented tangentially relative to reference circle in center of chamber; circles of fuel nozzles are inside circle of air nozzles; additional burners are fitted on walls free from main burners. Additional burners are mounted in pairs at level of lower horizontal row of main burners symmetrically relative to horizontal axis of combustion chamber at angle of turn between combustion chamber and plane of exhaust section of γ deg and pitch of C-(0.13-0.75)B, where B is width of walls where additional burners are fitted, m. EFFECT: enhanced efficiency. 4 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на котлах тепловых электростанций, сжигающих газ и пыль твердого топлива. The invention relates to energy and can be used in boilers of thermal power plants that burn gas and dust of solid fuel.

Известна топка котла, содержащая вертикальную призматическую камеру сгорания и установленные в ее углах пылегазовые горелки, оборудованные соплами для ввода в камеру сгорания воздуха, аэросмеси и топливного газа, установленных тангенциально к условным окружностям в центре камеры, причем окружности топливных сопел внутри окружности воздушных (а. c. СССР 1695036, от 01.09.89 г. М. кл. F 23 C 1/12; опубл. в Б.И. N 44 от 1991 г.)
Недостатком топки является обрыв факела при сжигании угольной пыли с нестабильными теплотехническими характеристиками (переменные влажность, зольность, содержание летучих горючих веществ в подаваемом на котел угле). Причем обрыв пылеугольного факела происходит при сжигании как одного угля, так и совместно с газом.
A boiler furnace is known that contains a vertical prismatic combustion chamber and dust and gas burners installed in its corners, equipped with nozzles for introducing air, aerosolum and fuel gas into the combustion chamber, which are installed tangentially to the conditional circles in the center of the chamber, and the circumference of the fuel nozzles inside the air circumference (a. c. USSR 1695036, from 01.09.89 M. cl. F 23 C 1/12; published in B.I. N 44 from 1991)
The drawback of the furnace is a torch breakage during the combustion of coal dust with unstable thermal characteristics (variable humidity, ash content, content of volatile combustible substances in the coal supplied to the boiler). Moreover, the breakdown of the pulverized coal torch occurs when burning as one coal, and together with gas.

Известна также топка котла, содержащая вертикальную четырехгранную призматическую камеру сгорания и установленные на двух ее противоположных стенах по крайней мере в два горизонтальных ряда основные горелки, оборудованные соплами для ввода воздуха, аэросмеси и топливного газа, ориентированными тангенциально к условным окружностям в центре камеры, причем окружности топливных сопел внутри окружности воздушных; кроме того, на стенах с основными горелками и свободными от них установлены дополнительные горелки для растопки и подсветки основного факела (Осинцев В.В. и др. Перевод котла БКЗ-160 на технологию ступенчатого сжигания топлива. "Электрические станции", 1993, N 3, с.25-29). Вводом высокореакционного подсветочного топлива (газа или мазута) достигается непрерывное горение основного пылеугольного топлива с ухудшенными переменными теплотехническими характеристиками - влажностью, зольностью, содержанием горючих летучих веществ. Эта топка взята за прототип изобретения. A boiler furnace is also known, containing a vertical tetrahedral prismatic combustion chamber and main burners installed on two opposite walls in at least two horizontal rows, equipped with nozzles for introducing air, air mixture and fuel gas, oriented tangentially to conditional circles in the center of the chamber, and circles fuel nozzles inside the air circumference; in addition, on the walls with the main burners and free of them, additional burners are installed for kindling and lighting the main torch (Osintsev V.V. et al. Transfer of the BKZ-160 boiler to the technology of step-by-step fuel combustion. "Electric stations", 1993, No. 3 p. 25-29). By introducing a highly reactive backlight fuel (gas or fuel oil), continuous burning of the main pulverized coal fuel with degraded variable thermotechnical characteristics — moisture, ash, and content of combustible volatile substances — is achieved. This firebox is taken as a prototype of the invention.

Недостатком этой топки является существенный расход подсветочного топлива через дополнительные горелки для поддержания основного факела, повышенный недожог вводимой угольной пыли, большие потери с отводимыми из котла газами (недоиспользование тепла вводимого топлива), увеличение в отводимых продуктах сгорания концентрации оксидов азота. The disadvantage of this furnace is the significant consumption of backlight fuel through additional burners to maintain the main flame, increased underburning of the injected coal dust, large losses with gases removed from the boiler (underutilization of the heat of the injected fuel), and an increase in the concentration of nitrogen oxides in the exhaust products of combustion.

Задачей устройства является снижение расхода подсветочного топлива, недожога основного топлива, потерь тепла с уходящими газами и концентрации оксидов азота в отводимых продуктах сгорания, то есть устранение недостатка прототипа. The objective of the device is to reduce the consumption of backlight fuel, underburning of the main fuel, heat loss with flue gases and the concentration of nitrogen oxides in the exhaust products of combustion, that is, to eliminate the disadvantage of the prototype.

Для реализации этой задачи в топке котла, содержащей вертикальную четырехгранную призматическую камеру сгорания и установленные на двух ее противоположных стенах по крайней мере в два горизонтальных ряда основные горелки, оборудованные соплами для ввода воздуха, аэросмеси и топливного газа, ориентированными тангенциально к условным окружностям в центре камеры, причем окружности сопел внутри окружности воздушных, а также дополнительные горелки, размещенные на стенах, не занятых основными горелками, дополнительные горелки установлены парами на уровне нижнего горизонтального ряда основных горелок симметрично относительно горизонтальной оси камеры сгорания с углом разворота между нею и плоскостью прямого сечения γ (75 105)o и шагом C (0,15 0,75) B, где B ширина стен с дополнительными горелками, м.To accomplish this task, in the boiler furnace containing a vertical tetrahedral prismatic combustion chamber and installed on its two opposite walls in at least two horizontal rows, the main burners are equipped with nozzles for introducing air, air mixtures and fuel gas, oriented tangentially to the conditional circles in the center of the chamber moreover, the circumference of the nozzles inside the circumference of the air, as well as additional burners placed on the walls not occupied by the main burners, additional burners are installed in pairs at the level of the lower horizontal row of the main burners symmetrically with respect to the horizontal axis of the combustion chamber with a rotation angle between it and the plane of the straight section γ (75 105) o and step C (0.15 0.75) B, where B is the width of the walls with additional burners, m

Выявленное размещение дополнительных горелок относительно основных пылегазовых горелок на стенах камеры сгорания обеспечивает минимальный относительный тепловой расход подсветочного топлива

Figure 00000002
при сжигании как одной угольной пыли с резкопеременными влажностью, зольностью, содержанием горючих летучих включений, так и угольной пыли вместе с топливным газом, а также минимальную концентрацию оксидов азота в отводимых продуктах сгорания
Figure 00000003
минимальные относительные тепловые потери тепла основного топлива с уходящими газами
Figure 00000004
и механическим недожогом
Figure 00000005
. Здесь и ниже: g g/g прот.
Figure 00000006
степень подсветки текущая;
Figure 00000007
степень подсветки по прототипу; Bp, Bp расход топлива на подсветку, расход угля, кг/с; Q hg н , Q he н теплота сгорания подсветочного топлива и угля,
Figure 00000008
;
Figure 00000009
NOx, NOx прот. концентрация оксидов азота текущая и по прототипу,
Figure 00000010
;
Figure 00000011
g2, g2 прот. потери (недоиспользование) тепла вводимого топлива с отводимыми в атмосферу газами, текущие значения и по прототипу,
Figure 00000012
; g4, g4прот потери тепла вводимого топлива с недожогом угля, текущие и по прототипу.The identified placement of additional burners relative to the main dust and gas burners on the walls of the combustion chamber ensures a minimum relative heat consumption of the backlight fuel
Figure 00000002
when burning one coal dust with very variable humidity, ash content, content of combustible volatile inclusions, and coal dust together with fuel gas, as well as the minimum concentration of nitrogen oxides in the exhaust products of combustion
Figure 00000003
minimum relative heat loss of heat of the main fuel with flue gases
Figure 00000004
and mechanical burnout
Figure 00000005
. Here and below: gg / g prot.
Figure 00000006
current backlight level;
Figure 00000007
the degree of illumination of the prototype; B p , B p fuel consumption for backlighting, coal consumption, kg / s; Q hg n , Q he n calorific value of backlight fuel and coal,
Figure 00000008
;
Figure 00000009
NO x , NO x prot. the concentration of nitrogen oxides current and prototype,
Figure 00000010
;
Figure 00000011
g 2 , g 2 prot. loss (underutilization) of heat of introduced fuel with gases discharged into the atmosphere, current values and according to the prototype,
Figure 00000012
; g 4 , g 4prot heat loss of the injected fuel with the burning of coal, current and prototype.

Диапазоны γ (75 105)o и C (0,15 0,75) B являются преимущественными с позиции получения положительного эффекта. При испытаниях топок выявлено, что, сжигая в качестве основного топлива один только уголь с нестабильными влажностью 13 26% зольностью 18 40% содержанием горячих летучих включений 25 32% и устанавливая дополнительные горелки при g 90o и C 0,245 B, параметры

Figure 00000013
. При незначительных отклонениях γ и C в большую или меньшую сторону параметры
Figure 00000014
сохраняют свои значения. При γ 75o; g 105o; C=0,15•B; C=0,75•B параметры
Figure 00000015
;
Figure 00000016
;
Figure 00000017
;
Figure 00000018
незначительно ухудшались. Как только γ<75 град; γ>105 град; C < 0,15 B; C > 0,75 B параметры
Figure 00000019
, то есть резко скачкообразно достигают ухудшенных значений, соответствующих прототипу. Аналогичные результаты получаются и при одновременной подаче через основные горелки угольной пыли и топливного газа. Положительные результаты получаются при конструктивном оформлении топки как по варианту 1 (фиг. 1, 2), так и варианту 2 (фиг. 3, 4).The ranges γ (75 105) o and C (0.15 0.75) B are advantageous from the standpoint of obtaining a positive effect. When testing the furnaces, it was revealed that, burning only coal with unstable humidity 13 26% ash content 18 40% hot volatile inclusions 25 32% and setting additional burners at g 90 o and C 0.245 B, the parameters
Figure 00000013
. With slight deviations of γ and C up or down, the parameters
Figure 00000014
retain their values. At γ 75 o ; g 105 o ; C = 0.15 • B; C = 0.75 • B parameters
Figure 00000015
;
Figure 00000016
;
Figure 00000017
;
Figure 00000018
slightly worsened. As soon as γ <75 deg; γ> 105 deg; C <0.15 B; C> 0.75 B parameters
Figure 00000019
, that is, sharply abruptly reach degraded values corresponding to the prototype. Similar results are obtained with the simultaneous supply of coal dust and fuel gas through the main burners. Positive results are obtained with the design of the furnace as in option 1 (Fig. 1, 2), and option 2 (Fig. 3, 4).

На фиг. 1 показана схема топки котла (вариант 1) с вертикальной четырехгранной призматической камерой сгорания; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 схема топки (вариант 2); на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 3. In FIG. 1 shows a diagram of a boiler furnace (option 1) with a vertical tetrahedral prismatic combustion chamber; in FIG. 2, section AA in FIG. one; in FIG. 3 diagram of the furnace (option 2); in FIG. 4 a section BB in FIG. 3.

Топка котла содержит вертикальную призматическую камеру сгорания 1 со стенами 2, 3; на стенах 2 размещены основные горелки 4, снабженные соплами 5, 6, 7 для ввода соответственно угольной пыли, топливного газа и воздуха; оси 8 топливных сопел 5, 6 направлены по касательным к условной окружности 9 в центр топки, а оси 10 воздушных сопел 7 по касательным к условной окружности 11, стены камеры 1 экранированы трубами 12 с нагреваемой паро-водяной средой; центр окружностей 9, 11 на вертикальной оси 13 камеры 1; на стенах 3 установлены дополнительные горелки 14, шаг которых C (0,15 0,75) B; углы между горизонтальной осью 15 и плоскостью 16 прямого сечения выхлопа γ (75 105)o.The boiler furnace contains a vertical prismatic combustion chamber 1 with walls 2, 3; on the walls 2 there are placed the main burners 4, equipped with nozzles 5, 6, 7 for introducing coal dust, fuel gas and air, respectively; the axis 8 of the fuel nozzles 5, 6 are directed tangentially to the conditional circle 9 to the center of the furnace, and the axes 10 of the air nozzles 7 are tangent to the conditional circle 11, the walls of the chamber 1 are shielded by pipes 12 with a heated steam-water medium; the center of the circles 9, 11 on the vertical axis 13 of the chamber 1; additional burners 14 are installed on the walls 3, the pitch of which is C (0.15 0.75) B; angles between the horizontal axis 15 and the plane 16 of the direct exhaust section γ (75 105) o .

Работа топки котла осуществляется путем ввода через горелки 2 потоков пыли, газа и воздуха. Пыль подается через сопла 5, газ через сопла 6, а воздух через сопла 7. Истекающие струи пыли и газа направлены тангенциально к окружности 9, а потоки воздуха к окружности 11. Топливные и воздушные потоки под влиянием диффузионно-турбулентного перемешивания с горячей топочной средой вступают в химическую реакцию с выделением тепла, образуя основной факел, который отдает выделенное тепло экранам 12. Образующиеся продукты сгорания движутся в сторону выходного окна 17 и через систему газоходов с поверхностями нагрева, газоочистные сооружения и дымовую трубу сбрасываются в атмосферу. Через дополнительные горелки 14 в камеру сгорания 1 подается воздух и высокореакционное топливо (природный газ, мазут), при сгорании которого выделяется дополнительное тепло, поддерживающее горение в основном факеле в период резких колебаний влажности, зольности, содержания горючих летучих веществ в поступающем через горелки 2 пылеугольном топливе. Геометрические соотношения g (75 105)o и C (0,15 0,75) B обеспечивают при этом минимальные значения расхода подсветочного топлива, концентрации оксидов азота в отводимых продуктах сгорания, потерь тепла с уходящими газами и недожогом твердого топлива.The operation of the boiler furnace is carried out by entering through the burner 2 streams of dust, gas and air. Dust is supplied through nozzles 5, gas through nozzles 6, and air through nozzles 7. Flowing jets of dust and gas are directed tangentially to circle 9, and air flows to circle 11. Fuel and air flows enter under the influence of diffusion-turbulent mixing with a hot combustion medium in a chemical reaction with the release of heat, forming the main torch, which gives off the released heat to the screens 12. The resulting combustion products move towards the exit window 17 and through the duct system with heating surfaces, gas treatment plants and movuyu pipe is discharged into the atmosphere. Through additional burners 14, air and highly reactive fuel (natural gas, fuel oil) are supplied to combustion chamber 1, during the combustion of which additional heat is released, supporting combustion in the main flame during sharp fluctuations in humidity, ash, and the content of combustible volatile substances in the pulverized coal entering through the burners 2 fuel. The geometric ratios g (75 105) o and C (0.15 0.75) B provide the minimum values of the consumption of backlight fuel, the concentration of nitrogen oxides in the exhaust products of combustion, heat loss with flue gases and the underburning of solid fuel.

Claims (1)

Топка котла, содержащая вертикальную четырехгранную призматическую камеру сгорания и установленные на двух ее противоположных стенах по крайней мере в два горизонтальных ряда основные горелки, оборудованные соплами для ввода воздуха, аэросмеси и топливного газа, ориентированными тангенциально к условным окружностям в центре камеры, причем окружности топливных сопл расположены внутри окружности воздушных, а также дополнительные горелки, размещенные на стенах, не занятых основными горелками, отличающаяся тем, что дополнительные горелки установлены парами на уровне нижнего горизонтального ряда основных горелок симметрично относительно горизонтальной оси камеры сгорания с углом разворота между нею и плоскостью прямого сечения выхлопа, равным 75 105o, и шагом 0,15 0,75 ширины стен с дополнительными горелками, м.The boiler furnace, containing a vertical tetrahedral prismatic combustion chamber and installed on its two opposite walls in at least two horizontal rows, is the main burner equipped with nozzles for introducing air, air mixture and fuel gas, oriented tangentially to the conditional circles in the center of the chamber, and the circles of the fuel nozzles located inside the circumference of the air, as well as additional burners placed on the walls not occupied by the main burners, characterized in that the additional burners ki are installed in pairs at the level of the lower horizontal row of the main burners symmetrically with respect to the horizontal axis of the combustion chamber with a rotation angle between it and the plane of the exhaust straight section equal to 75 105 o and a step of 0.15 0.75 of the width of the walls with additional burners, m
RU95109980A 1995-06-14 1995-06-14 Boiler furnace RU2079047C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95109980A RU2079047C1 (en) 1995-06-14 1995-06-14 Boiler furnace

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95109980A RU2079047C1 (en) 1995-06-14 1995-06-14 Boiler furnace

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2079047C1 true RU2079047C1 (en) 1997-05-10
RU95109980A RU95109980A (en) 1997-06-20

Family

ID=20168895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95109980A RU2079047C1 (en) 1995-06-14 1995-06-14 Boiler furnace

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2079047C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2489647C2 (en) * 2011-10-25 2013-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" Furnace
RU2502921C1 (en) * 2012-06-04 2013-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) Method of operation of vertical prismatic furnace

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Осинцев В.В. и др. Перевод котла БКЗ-160 на технологию ступенчатого сжигания топлива. - Электрические станции, 1993, N 3, с. 25 - 29. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2489647C2 (en) * 2011-10-25 2013-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" Furnace
RU2502921C1 (en) * 2012-06-04 2013-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) Method of operation of vertical prismatic furnace

Also Published As

Publication number Publication date
RU95109980A (en) 1997-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0401205B1 (en) Device for supply of secondary air, and boiler with the device
ZA9510669B (en) Process and apparatus for burning oxygenic constituentes in process gas
PL311860A1 (en) Method of burning combustible constituents of a process gas and apparatus therefor
RU2079047C1 (en) Boiler furnace
RU2309332C1 (en) Multifunctional burner
JP2002522734A (en) Method and apparatus for reducing exhaust emissions utilizing partial oxidation of combustible materials
RU2553748C1 (en) Fuel combustion method
RU2076998C1 (en) Method of operation of vertical tetrahedral furnace for simultaneous burning of gaseous and powdered fuels
SU1028948A1 (en) Fire-box
RU2057987C1 (en) Vertical-slot dust-gas direct-fired burner
RU2306482C1 (en) Burning device
SU1657862A1 (en) Vertical prismatic furnace
KR200147543Y1 (en) Dust oil boiler combustion apparatus
RU2620614C1 (en) Method of pulverized coal, natural gas and liquid-fuel mixture combined combustion
SU949295A1 (en) Method and apparatus for detoxication of gaseous toxic effluents
SU954702A1 (en) Shielded vertical furnace chamber
SU1751594A1 (en) Furnace
SU1241019A1 (en) Method of boiler unit burner operation
RU2180075C1 (en) Method and plant for no-oil starting of power boiler and for pulverized-fuel flame firing
SU658358A1 (en) Steam generator
RU2120083C1 (en) Method of burning solid fuel
SU1688032A1 (en) Boiler furnace
SU667766A1 (en) Cyclone combustion apparatus
SU1025961A1 (en) Fire-box
SU879141A1 (en) Vertical prismatic fire box