RU2095685C1

RU2095685C1 - Furnace

Info

Publication number: RU2095685C1
Application number: RU94002962A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Видин; В.А. Дубровский; Ж.Л. Евтихов; В.А. Харламов
Original assignee: Красноярский государственный технический университет
Priority date: 1994-01-26
Filing date: 1994-01-26
Publication date: 1997-11-10

Abstract

FIELD: fuel burning technology; electric power stations. SUBSTANCE: furnace includes shield walls 1 with outlet embrasures 2 made in form of vertical chute and vertical burner unit 6 common for all nozzles. Side walls 11 and 12 of embrasure 2 are made at angle relative to each other which is equal to opening angle of jet; vertical gas-tight shields are mounted inside embrasure 2 in parallel with side walls 11 and 12. Inlet ends of these shields are located at distance exceeding width of nozzles of burners 6 and outlet ends are located at level of shielded walls 1. Lighting-up burner 20 is fitted on lower end of embrasure 2. EFFECT: stabilized ignition and burning; simplified construction. 3 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.

Известна топка, содержащая вертикальную призматическую камеру сгорания с многоярусными горелками, установленными в вертикальных горелочных блоках, и соплами газов рециркуляции, установленными над горелками [1]
Недостатком известной топки является сильное балластирование корня факела горелок холодными газами рециркуляции, что ведет к позднему зажиганию, отрыву факела и затягиванию процесса горения.Known firebox containing a vertical prismatic combustion chamber with multi-tier burners installed in vertical burner blocks, and nozzles of recirculation gases mounted above the burners [1]
A disadvantage of the known furnace is the strong ballasting of the torch torch root with cold recirculation gases, which leads to late ignition, torch detachment and delaying the combustion process.

Известна топка котла П-67, содержащая многоярусную систему пылеугольных горелок, установленную в экранированных амбразурах вертикальных стенок камеры сгорания с соплами газов рециркуляции, расположенными между рассредоточенными соплами аэросмеси в каждой горелке, при этом горелки установлены в вертикальных блоках [2]
Недостатком известной топки является сильное балластирование корня факела горелок холодными газами рециркуляции, что затягивает процесс воспламенения и выгорания топлива, кроме того, значительные межярусные расстояния /5 м/ способствуют торможению струи в факеле окружающими факел газами, что ведет к провисанию факела и прекращению тангенциальной крутки топлива в камере сгорания, что нарушает топочный процесс и ведет к затягиванию горения топлива, шлакованию поверхностей и т.д.Known furnace of the boiler P-67, containing a multi-tiered system of coal dust burners installed in shielded embrasures of the vertical walls of the combustion chamber with nozzles of recirculation gases located between the dispersed nozzles of the air mixture in each burner, while the burners are installed in vertical blocks [2]
A disadvantage of the known furnace is the strong ballasting of the torch torch root with cold recirculation gases, which delays the process of ignition and burning of fuel, in addition, significant inter-tier distances / 5 m / contribute to the braking of the jet in the torch by the gases surrounding the torch, which leads to sagging of the torch and termination of the tangential twisting of the fuel in the combustion chamber, which disrupts the combustion process and leads to a delay in fuel combustion, slagging of surfaces, etc.

Известна экранированная топочная камера, содержащая двухсветные экраны, расположенные перпендикулярно к ее фронтовой стенке с установленными между экранами горелками, причем экраны расположены от фронтовой стени на расстоянии, равном 0,5-1,0 ширины горелки, и имеют длину, равную 3-5 ширины горелки [3]
Недостатком известной экранированной топки является перетягивание газов от соседней горелки через промежуток между экранами и фронтовой стенкой и встречное соприкосновение потоков газа, идущих к горелке и от горелки. Кроме того, установка экранов, выдвинутых в топочную камеру, исключает их применение в топках с тангенциальной круткой.Known shielded combustion chamber containing two-color screens located perpendicular to its front wall with burners installed between the screens, and the screens are located from the front wall at a distance equal to 0.5-1.0 of the width of the burner, and have a length equal to 3-5 width burners [3]
A disadvantage of the known shielded furnace is the pulling of gases from an adjacent burner through the gap between the screens and the front wall and the counter-contact of the gas flows going to the burner and from the burner. In addition, the installation of screens extended into the combustion chamber excludes their use in fire chambers with a tangential twist.

Известна топка с экранированными стенками, имеющими выходные амбразуры, также снабженные экранами, и подключенные к амбразурам сопла с автономными каналами, при этом внутри амбразуры симметрично относительно сопл установлены экранные трубы, установленные с зазорами между экранами амбразуры и соплами [4]
Недостатками известной топки являются сложность выполнения разводки при многоярусных соплах и возможность прохода газов между трубами внутреннего экрана.Known firebox with shielded walls having exit embrasures, also equipped with screens, and nozzles with autonomous channels connected to the embrasures, while inside the embrasure, screen tubes are installed symmetrically relative to the nozzles, installed with gaps between the embrasure screens and nozzles [4]
The disadvantages of the known firebox are the difficulty of wiring with multi-tiered nozzles and the possibility of gas passage between the pipes of the inner screen.

Задача изобретения упрощение конструкции и стабилизации воспламенения и горения топлива. The objective of the invention is to simplify the design and stabilize the ignition and combustion of fuel.

Задача решается тем, что в топке, содержащей экранированные стенки с выходными амбразурами, снабженными экранами, и подключенные к амбразурам сопла с автономными каналами, при этом внутри амбразуры симметрично относительно сопл расположены экранные трубы, установленные с зазорами между экранами амбразуры и соплами, согласно изобретению выходные амбразуры выполнены в виде вертикального желоба с боковыми стенками, установленными под углом друг к другу, с углом раскрытия, равным углу раскрытия факела, включающего в себя все горелки вертикального блока, экранные трубы, установленные внутри амбразуры, выполнены из вертикальных плоских газоплотных ширм, установленных параллельно боковым стенкам амбразуры, при этом расстояние между входными торцами ширм больше ширины сопл горелок, а выходные торцы ширм выполнены на уровне экранированных стенок. The problem is solved in that in a furnace containing shielded walls with outlet embrasures provided with screens and nozzles with autonomous channels connected to embrasures, while inside the embrasure there are screen tubes symmetrically relative to nozzles installed with gaps between embrasure screens and nozzles, according to the invention, the embrasures are made in the form of a vertical trough with side walls installed at an angle to each other, with an opening angle equal to the opening angle of the torch, which includes all vertical burners cial unit, the screen pipes installed inside the embrasure, made of gas-tight vertical planar screens arranged in parallel sidewalls embrasure, the distance between the input ends of the platens larger than the width of nozzles of burners, and the output ends of the screens are made at the level of the shielded wall.

Выполнение амбразур горелок в виде вертикального желоба, включающего в себя все горелки вертикального блока, с боковыми стенками, установленными под углом друг к другу, с углом раскрытия, равным углу раскрытия факела, а экранные трубы, установленные внутри амбразур, выполнены из вертикальных плоских газоплотных ширм, установленных параллельно боковым стенкам амбразур, при этом расстояние между входными торцами ширм больше ширины сопл горелок и выходные торцы ширм выполнены на уровне экранированных стенок, что позволяет организовать эжекцию горячих топочных газов из камеры сгорания через простенки между ширмами и боковыми стенками желоба к корню факела. Это облегчает воспламенение и стабилизирует горение. Кроме того, выполнение внутренних экранов, установленных внутри амбразур, из плоских вертикальных газоплотных ширм значительно упрощает конструкцию внутренних экранов, так как не требуется разводка труб вокруг каждого горелочного сопла. Установка боковых стенок амбразур под углом друг к другу, равным углу раскрытия факела, позволяет свободно раскрыться факелу между ширмами внутренних экранов, параллельных боковым стенкам, что исключает их шлакование. Выполнение ширины горелочных сопл меньше расстояния между входными торцами ширм позволяет организовать эжекцию топочных газов из центральной камеры сгорания к корню факела, так как струя, выходящая из горелочных сопл внутри ширм, затягивает газы между ширмами и боковыми стенками амбразур из топки. Выполнение выходных торцов ширм на уровне экранированных стенок топки позволяет использовать предлагаемое устройство в призматических топках с тангенциальной круткой факела в центральной камере сгорания, так как торцы ширм, установленные заподлицо с экранированными стенками, не препятствуют вращению факела в камере сгорания, наоборот, вращение факела способствует проходу газов к корню факела. Embodiments of burners in the form of a vertical groove, which includes all the burners of a vertical unit, with side walls installed at an angle to each other, with an opening angle equal to the angle of the torch, and the screen tubes installed inside the embrasures are made of vertical flat gas-tight screens installed parallel to the side walls of the embrasures, while the distance between the input ends of the screens is greater than the width of the nozzles of the burners and the output ends of the screens are made at the level of the shielded walls, which ktsiyu hot flue gases from the combustion chamber through the space between the screens and the side walls the trough to the top of the torch. This facilitates ignition and stabilizes combustion. In addition, the implementation of the internal screens installed inside the embrasures from flat vertical gas-tight screens greatly simplifies the design of the internal screens, since piping around each burner nozzle is not required. The installation of the side walls of the embrasures at an angle to each other equal to the angle of the opening of the torch allows the torch to freely open between the screens of internal screens parallel to the side walls, which eliminates their slagging. Performing the width of the burner nozzles less than the distance between the inlet ends of the screens allows organizing the ejection of flue gases from the central combustion chamber to the torch root, since the jet exiting the burner nozzles inside the screens draws gases between the screens and the side walls of the embrasures from the furnace. The implementation of the output ends of the screens at the level of the shielded walls of the furnace allows the proposed device to be used in prismatic furnaces with a tangential torch twist in the central combustion chamber, since the ends of the screens mounted flush with the shielded walls do not interfere with the rotation of the torch in the combustion chamber, on the contrary, the rotation of the torch facilitates passage gases to the root of the torch.

Таким образом, организация эжекции топочных газов из камеры сгорания к корню факела горелок способствует воспламенению и стабилизирует горение, исключая отрыв факела при падении нагрузки. Кроме того, затягивание газов из центра топки к устью горелок усредняет температуры по сечению топочной камеры, а установка всех горелок в одном вертикальном желобе уменьшает расстояние между ярусами горелок, усиливает вертикальную жесткость факела и увеличивает тангенциальную крутку, так как потоки всех горелок в вертикальном блоке образуют единый плоский вертикальный факел, что исключает падение скорости в потоке из-за сопротивления среды, при этом стенки амбразур обдуваются горячими газами, идущими к горелкам, а стенки ширм обдуваются воздухом, выходящим из воздушных коробов горелок. Установка вертикальных ширм в горелочном поясе снижает температуру газов в топке, что исключает подачу газов рециркуляции в горелки. Растопка котла также облегчается, так как растопочные горелки могут быть установлены на нижнем торце желоба и при включении их можно воспламенить весь вертикальный блок горелок за счет самотяги в желобе и плотной установки горелок одна над другой без промежутков. При этом рассредоточенные сопла, расположенные горизонтально, могут быть установлены вертикально, что исключает промежутки между горелками. Так, например, высота горелки на котле П-67 составляет около 2,5 м вместе с амбразурой, при этом два из четырех рассредоточенных сопел установлены горизонтально. При вертикальной установке всех горелок путем перестановки горизонтальных сопл в вертикальный ряд общая высота одной горелки составит около 5 м, а зона активного горения 20 22 м, что снижает температурный уровень в зоне активного горения без вдувания газов рециркуляции /что мешает воспламенению и горению/. Thus, the organization of the ejection of flue gases from the combustion chamber to the root of the torch of the burner contributes to ignition and stabilizes combustion, excluding the separation of the torch when the load drops. In addition, drawing gases from the center of the furnace to the mouth of the burner averages the temperatures over the cross section of the furnace chamber, and installing all the burners in one vertical groove reduces the distance between the tiers of the burners, enhances the vertical stiffness of the torch and increases the tangential twist, since the flows of all burners in the vertical block form a single flat vertical torch, which eliminates the drop in velocity in the stream due to medium resistance, while the walls of the embrasures are blown with hot gases going to the burners, and I’m blown through the walls of the screens Xia air from the air ducts burners. The installation of vertical screens in the burner belt reduces the temperature of the gases in the furnace, which excludes the supply of recirculation gases to the burners. The kindling of the boiler is also facilitated, since the kindling burners can be installed on the lower end of the gutter and when switched on, the entire vertical block of the burners can be ignited due to the self-tightening in the gutter and the tight installation of the burners one above the other without gaps. In this case, dispersed nozzles located horizontally can be installed vertically, which eliminates the gaps between the burners. So, for example, the height of the burner on the P-67 boiler is about 2.5 m together with the embrasure, while two of the four dispersed nozzles are installed horizontally. When all burners are installed vertically by moving horizontal nozzles in a vertical row, the total height of one burner will be about 5 m, and the active combustion zone will be 20 22 m, which reduces the temperature level in the active combustion zone without injecting recirculation gases / which interferes with ignition and combustion /.

На фиг.1 изображен поперечный разрез амбразуры горелки; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1. Figure 1 shows a cross section of the embrasure of the burner; figure 2 section aa in figure 1; figure 3 section BB in figure 1.

Топка содержит экранированные стенки 1 с выходными амбразурами 2, снабженные экранами 3 и подключенные к амбразурам сопла 4 и 5 горелок 6. Сопла 4 подсоединены к воздушному коробу 7, внутри которого установлены одна над другим в вертикальном блоке сопла 5 подачи аэросмеси, рассредоточенные по всему вертикальному ряду. Сопла 5 подачи аэросмеси имеют автономные каналы 8, подсоединенные к пыледелителю 9. На автономных каналах 8 установлена регулирующая арматура 10. Выходные амбразуры выполнены в виде вертикального желоба с боковыми стенками 11 и 12, установленными под углом друг к другу, равному углу раскрытия факела. Внутри амбразуры 2 установлены параллельно боковым стенкам 11 и 12 вертикальные плоские газоплотные ширмы 13 и 14, при этом расстояние между входными торцами 15 и 16 ширм больше ширины сопл горелок 6, а выходные торцы 17 и 18 ширм 13 и 14 выполнены на уровне экранированных стенок 1 топки. На нижнем торце 19 амбразуры 2 установлена растопочная горелка 20. Между ширмами 13 и 14 и боковыми стенками 11 и 12 имеются щелевые зазоры 21 и 22, а между ширмами 13,14 и горелками 6 зазоры 23. Вертикальная стенка 24 амбразуры 2, расположенная между боковыми стенками 11 и 12, на которой установлены горелки 6, выполнена также экранированной. The furnace contains shielded walls 1 with outlet openings 2, provided with shields 3 and connected to the embrasures of the nozzles 4 and 5 of the burner 6. The nozzles 4 are connected to the air box 7, inside of which are mounted one above the other in the vertical block of the nozzle 5 for supplying air mixtures dispersed throughout the vertical next to. The air mixture mixtures 5 nozzles have autonomous channels 8 connected to the dust collector 9. Control valves 10 are installed on the autonomous channels 8. The outlet loopholes are made in the form of a vertical groove with side walls 11 and 12 installed at an angle to each other equal to the angle of the torch opening. Inside the embrasure 2, vertical flat gas-tight screens 13 and 14 are installed parallel to the side walls 11 and 12, while the distance between the inlet ends 15 and 16 of the screens is greater than the width of the nozzles of the burners 6, and the outlet ends 17 and 18 of the screens 13 and 14 are made at the level of the shielded walls 1 fireboxes. At the lower end 19 of the embrasure 2, a kindling burner 20 is installed. Between the screens 13 and 14 and the side walls 11 and 12 there are slotted gaps 21 and 22, and between the screens 13.14 and the burners 6 there are 23 gaps. The vertical wall 24 of the embrasure 2 located between the side the walls 11 and 12, on which the burners 6 are mounted, are also shielded.

Экранированные стенки 1 топки могут быть многогранными и горелки 6 располагаться на каждой грани стенок 1, в частности в топках с тангенциальным расположением горелок. The screened walls 1 of the furnace can be multifaceted and the burners 6 are located on each face of the walls 1, in particular in the furnaces with the tangential arrangement of the burners.

Топка работает следующим образом. The furnace works as follows.

Включается растопочное устройство 20 и прогревается амбразура 2, затем на пусковую мощность включаются горелки 6 с помощью регулирующей арматуры 10 последовательно снизу доверху. Факел растопочной горелки 20 пересекает все горелки 6, что облегчает растопку, так как одной горелкой 20 поджигается весь вертикальный блок горелок 6. Так как горелки вплотную стоят одна над другой, разделенные лишь соплами 4 воздуха, размещенными по их периметру, то вышестоящая горелка зажигается от предыдущей, и так до последнего яруса. После выхода топки на номинальный режим растопочная горелка 20 отключается. При стабильном горении такое отключение может быть отключено и раньше. При нормальном режиме при работе горелок 6 происходит эжекция горячих топочных газов из середины топки к корню факела горелок 6 через щелевые зазоры 21, 22 и 23, что способствует стабилизации горения, термоподготовке пыли при ее проходе между ширмами 13 и 14 вместе с горячими дымовыми газами и улучшает распределение температур по сечению топки, так как газы из центра топки все время затягиваются в горелки 6 и выбрасываются обратно. Это активизирует горизонтальные перемещения пыли внутри камеры сгорания и улучшает теплосъем экранами 3 и ширмами 13 и 14, так как горячие газы постоянно движутся вдоль этих экранов. Поскольку ширмы 13 и 14 утоплены в нишах амбразур 2, то они не мешают тангенциальной крутке факела в топке. Установка горелок 6 в едином вертикальном блоке с общей амбразурой 2 и общим воздушным коробом 7, в котором равномерно рассредоточены сопла 5 подачи аэросмеси, исключая трение каждого изолированного факела о среду в топке, движущуюся в другом направлении, что стабилизирует факел по вертикали, исключая его провисание и потерю скорости. Увеличение высоты активной зоны горения за счет увеличения высоты горелочного блока снижает температурный уровень в зоне активного горения без вдувания холодных газов рециркуляции через горелки, что отрицательно влияет на скорость выгорания пыли и воспламенение, отрывает факел от устья горелки на несколько метров. The ignition device 20 is turned on and the embrasure 2 is heated up, then the burners 6 are turned on at the starting power by means of control valves 10 sequentially from top to bottom. The torch of the kindling burner 20 intersects all the burners 6, which facilitates kindling, since the entire vertical block of burners 6 is ignited with one burner 20. Since the burners are close to one another, separated by only 4 air nozzles placed around their perimeter, the upstream burner ignites from previous, and so on to the last tier. After the furnace reaches its rated mode, the ignition burner 20 is turned off. With stable combustion, this shutdown can be turned off earlier. Under normal conditions, during operation of burners 6, hot flue gases are ejected from the middle of the furnace to the root of the torch of burners 6 through slit gaps 21, 22 and 23, which helps to stabilize combustion and heat treatment of dust when it passes between screens 13 and 14 together with hot flue gases and improves the temperature distribution over the furnace section, since gases from the center of the furnace are constantly drawn into the burners 6 and thrown back. This activates the horizontal movement of dust inside the combustion chamber and improves the heat removal by screens 3 and screens 13 and 14, since hot gases constantly move along these screens. Since screens 13 and 14 are recessed in the niches of embrasures 2, they do not interfere with the tangential twisting of the torch in the furnace. Installation of burners 6 in a single vertical block with a common embrasure 2 and a common air box 7, in which the nozzles 5 for feeding the air mixture are uniformly distributed, excluding the friction of each isolated torch against the medium in the furnace, moving in the other direction, which stabilizes the torch vertically, eliminating its sagging and loss of speed. An increase in the height of the active combustion zone due to an increase in the height of the burner block reduces the temperature level in the zone of active combustion without blowing cold recirculation gases through the burners, which negatively affects the rate of dust burning and ignition, detaches the torch from the mouth of the burner by several meters.

Таким образом, установка ширм 13 и 14 в амбразуре 2, общей для всех горелок вертикального блока, параллельно боковым стенкам амбразуры, установленным с разворотом в сторону топки на угол, равный углу раскрытия факела, позволяет организовать рециркуляцию горячих топочных газов к корню факела горелок, что усредняет температуры по сечению топки, охлаждает температурный уровень в зоне активного горения, способствует термоподготовке топлива до выхода его в топочную камеру и улучшает условия воспламенения и горения, так как при отрыве факела он снова воспламеняется от горячих топочных газов, постоянно поступающих к выходу из горелки. За счет плотной установки горелок в вертикальном ряду увеличиваются вертикальная устойчивость факела и его дальнобойность, а также улучшаются условия растопки котла, когда с помощью одной растопочной горелки можно воспламенить все горелки вертикального ряда. Thus, the installation of screens 13 and 14 in the embrasure 2, common for all burners of the vertical block, parallel to the side walls of the embrasure, installed with a turn in the direction of the furnace at an angle equal to the angle of the opening of the torch, allows you to organize the recirculation of hot flue gases to the root of the torch of the burners, which averages the temperatures over the cross section of the furnace, cools the temperature level in the zone of active combustion, promotes heat treatment of the fuel before it enters the furnace chamber and improves the conditions of ignition and combustion, since it new ignited by the hot flue gases are constantly coming out of the burner. Due to the tight installation of the burners in a vertical row, the vertical stability of the torch and its range increase, as well as the conditions for kindling the boiler are improved, when all burners of the vertical row can be ignited with one kind of burner.

Claims

A furnace containing shielded walls with outlet embrasures provided with shields and nozzles with autonomous channels with control valves connected to the embrasures, while inside the embrasure there are screen tubes installed with gaps between the embrasure shields and nozzles, and a kindling torch, characterized in that the embrasures are made in the form of a vertical trough, which includes all the nozzles of the burners of the vertical unit, with side walls installed at an angle to each other equal to the angle p hiding the torch, while the screen pipes installed inside the embrasure are made of vertical flat gas-tight screens installed parallel to the side walls of the embrasure, the distance between the inlet ends of the screens is greater than the width of the nozzles of the burners, the outlet ends of the burners are made at the level of the shielded walls, and the kindling burner is installed along the axis a vertical block of burners at the lower end of the embrasure.