RU213682U1

RU213682U1 - Muffle pre-furnace for kindling boilers

Info

Publication number: RU213682U1
Application number: RU2022116534U
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Жуйков; Анатолий Иванович Матюшенко
Filing date: 2022-06-17
Publication date: 2022-09-22

Abstract

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована для растопки паровых и водогрейных котлов. Задачей полезной модели является повышение эффективности, экологической безопасности и надежности работы горелочного устройства для безмазутной растопки паровых и водогрейных котлов. Муфельный предтопок для растопки котлов включает в себя цилиндрическую вихревую камеру смешения, соединенную с камерой горения и топкой котла, воздухопровод для подачи первичного воздуха, электронагреватель первичного воздуха, три термопары, фиксирующие температуру внутри камеры горения, пылепровод для подачи пылеугольной смеси через цилиндрическую вихревую камеру смешения в камеру горения и каналы для подачи уходящих газов, исключающие перегрев стенок камеры горения.

The utility model relates to thermal power engineering and can be used for kindling steam and hot water boilers. The objective of the utility model is to increase the efficiency, environmental safety and reliability of the burner for oil-free kindling of steam and hot water boilers. The muffle pre-furnace for kindling boilers includes a cylindrical vortex mixing chamber connected to the combustion chamber and the boiler furnace, an air duct for supplying primary air, an electric primary air heater, three thermocouples that fix the temperature inside the combustion chamber, a dust pipeline for supplying pulverized coal mixture through a cylindrical vortex mixing chamber into the combustion chamber and channels for the supply of exhaust gases, excluding overheating of the walls of the combustion chamber.

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована для растопки паровых и водогрейных котлов.The utility model relates to thermal power engineering and can be used for kindling steam and hot water boilers.

Известно горелочное устройство [RU №2564465, F23D 1/02, опубл. 10.10.2015], содержащее трубу с горелочным насадком, установленные горизонтально, на входной вертикальной стенке которой размещены под острым углом к стенке тангенциальные патрубки подачи высоконапорного воздуха и аксиальное сопло подачи пыли высокой концентрации, а также обечайку и электронагреватели, установленные между трубой и обечайкой. Тангенциальные патрубки подачи высоконапорного воздуха, в количестве не менее двух, расположены на вертикальной стенке по окружности, при этом размер и форма горелочного насадка на выходном торце соответствует размеру и форме амбразуры топки котла, к которой пристыкован горел очный насадок.Known burner [RU No. 2564465, F23D 1/02, publ. 10.10.2015], containing a pipe with a burner nozzle, installed horizontally, on the inlet vertical wall of which there are tangential nozzles for supplying high-pressure air and an axial nozzle for supplying high-concentration dust, as well as a shell and electric heaters installed between the pipe and the shell, at an acute angle to the wall. At least two tangential nozzles for supplying high-pressure air are located on the vertical wall around the circumference, while the size and shape of the burner nozzle at the outlet end corresponds to the size and shape of the boiler furnace embrasure, to which the burner nozzle is attached.

Недостатком известного горелочного устройства является пульсация скоростей потока воздуха и пыли высокой концентрации, снижение скорости потока воздуха ниже скорости витания пыли и выпадение пыли в нижнюю часть трубы, что может привести к выходу горелочного устройства из эксплуатации.The disadvantage of the known burner device is the pulsation of the flow rates of air and dust of high concentration, the reduction of the air flow rate below the speed of dust hovering and the dust falling into the lower part of the pipe, which can lead to the burner device being out of operation.

Известно горелочное устройство [RU №139594, F23D 1/02, опубл. 20.04.2014], содержащее растопочную горелку, включающую горизонтальную циркуляционную трубу с горелочным насадком, перед входным торцом которой установлено кольцевое сопло, заведенное внутрь циркуляционной трубы, снабженное тангенциальными воздушными патрубками, причем внутрь кольцевого сопла заведено аксиальное воздушное сопло, при этом горелочное устройство содержит также обечайку и трубчатые электронагреватели, установленные между циркуляционной трубой и обечайкой, количество которых равно числу, кратному трем, отличающееся тем, что внутри аксиального воздушного сопла размещен осевой патрубок подачи пыли высокой концентрации (ПВК), при этом тангенциальные воздушные патрубки кольцевого сопла установлены под острым углом к вертикальной плоскости, горелочный насадок выполнен в виде раструба, образующего в сечении форму эллипса, а трубчатые электронагреватели изготовлены из карбида кремния и снабжены электроизоляторам.Known burner [RU No. 139594, F23D 1/02, publ. 04/20/2014], containing a kindling burner, including a horizontal circulation pipe with a burner nozzle, in front of the inlet end of which an annular nozzle is installed, inserted into the circulation pipe, equipped with tangential air nozzles, and an axial air nozzle is inserted into the annular nozzle, while the burner device also contains shell and tubular electric heaters installed between the circulation pipe and the shell, the number of which is equal to a multiple of three, characterized in that inside the axial air nozzle there is an axial nozzle for supplying high-concentration dust (PVC), while the tangential air nozzles of the annular nozzle are installed at an acute angle to the vertical plane, the burner nozzle is made in the form of a bell, forming an ellipse in cross section, and tubular electric heaters are made of silicon carbide and equipped with electrical insulators.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность растопки котла.The disadvantage of the known device is the low efficiency of kindling the boiler.

Известно горелочное устройство [RU №208437, F23D 1/00, опубл. 17.12.2021], содержащее муфельный предтопок, соединенный с топкой котла, воздухопровод подачи первичного воздуха с дополнительным каналом, проложенным внутри стенок муфельного предтопка, вихревую пылеугольную горелку с теплоизоляцией, электрический нагреватель стенок вихревой пылеугольной горелки, вихревой канал подачи вторичного воздуха, пылепровод и электронагреватель первичного и вторичного воздуха.Known burner [RU No. 208437, F23D 1/00, publ. 12/17/2021], containing a muffle pre-furnace connected to the boiler furnace, a primary air supply air duct with an additional channel laid inside the walls of the muffle pre-furnace, a vortex pulverized coal burner with thermal insulation, an electric heater for the walls of the vortex pulverized coal burner, a vortex secondary air supply channel, a dust duct and an electric heater primary and secondary air.

Недостатком вышеописанного способа является отсутствия контроля температуры внутри горелки, что может привести к перегреву корпуса горелки и аварийному режиму работы.The disadvantage of the above method is the lack of temperature control inside the burner, which can lead to overheating of the burner body and emergency operation.

Задачей полезной модели является повышение эффективности, экологической безопасности и надежности работы горелочного устройства для безмазутной растопки паровых и водогрейных котлов.The objective of the utility model is to increase the efficiency, environmental safety and reliability of the burner for oil-free kindling of steam and hot water boilers.

Поставленная задача решается тем, что в муфельном предтопке для растопки котлов, включающим в себя муфельный предтопок соединенный с топкой котла, канал для подачи первичного воздуха, электронагреватель первичного воздуха, пылепровод для подачи пылеугольного топлива, новым является то, что цилиндрическая вихревая камера соединена с камерой горения, оборудованной тремя термопарами и каналами для охлаждения ее стенок.The problem is solved by the fact that in the muffle pre-furnace for kindling boilers, which includes a muffle pre-furnace connected to the boiler furnace, a channel for supplying primary air, an electric heater for primary air, a dust pipeline for supplying pulverized coal fuel, the novelty is that the cylindrical vortex chamber is connected to the chamber combustion, equipped with three thermocouples and channels for cooling its walls.

Надежность устройства достигается контролем температуры внутри камеры горения летучих веществ тремя термопарами и устойчивым воспламенением угольной пыли в камере горения за счет конвективного теплообмена между угольной пылью и горячим воздухом, предварительно разогретым электронагревателем с продолжительным сроком службы из-за отсутствия прямого взаимодействия с высокотемпературной агрессивной средой.The reliability of the device is achieved by controlling the temperature inside the combustion chamber of volatile substances with three thermocouples and stable ignition of coal dust in the combustion chamber due to convective heat exchange between coal dust and hot air, preheated by an electric heater with a long service life due to the absence of direct interaction with a high-temperature aggressive environment.

Эффективность устройства достигается за счет работы данного способа для всех видов твердых топлив.The efficiency of the device is achieved due to the operation of this method for all types of solid fuels.

Экологическая безопасность устройства достигается увеличением времени нахождения пылеугольной смеси внутри муфельного предтопка, сопровождающееся максимальным выгоранием летучих веществ, содержащихся в растопочном топливе в камере сгорания, перед попаданием в топку котла, минимизируя при этом образование газообразных вредных веществ в топке котла, а также исключение применения жидкого топлива (мазута).The environmental safety of the device is achieved by increasing the residence time of the pulverized coal mixture inside the muffle pre-furnace, accompanied by maximum burnout of volatile substances contained in the starting fuel in the combustion chamber before entering the boiler furnace, while minimizing the formation of gaseous harmful substances in the boiler furnace, as well as eliminating the use of liquid fuel (fuel oil).

Конструктивные особенности, отличающие заявляемое техническое решение от описанных аналогов, заключаются в дополнительном подогреве первичного воздуха электронагревателем до температуры 1000°С, обеспечивающее воспламенение пылеугольной смеси, которая контролируется тремя термопарами, установленными внутри камеры горения, а так же в снижении скорости движения пылеугольного потока внутри камеры горения за счет предварительного завихрения горячего воздуха внутри цилиндрического вихревого смесителя, что благоприятно сказывается на воспламенении и выгорании летучих веществ в камере горения перед попаданием горящего пылеугольного потока в топку котла, снижая этим содержание газообразных вредных веществ при растопке, а наличие каналов для охлаждения стенок камеры горения уходящими газами позволяют избежать перегрева стенок камеры горения.The design features that distinguish the proposed technical solution from the described analogues are in the additional heating of the primary air with an electric heater to a temperature of 1000 ° C, which ensures the ignition of the pulverized coal mixture, which is controlled by three thermocouples installed inside the combustion chamber, as well as in reducing the speed of the pulverized coal flow inside the chamber combustion due to the preliminary swirling of hot air inside the cylindrical vortex mixer, which favorably affects the ignition and burnout of volatile substances in the combustion chamber before the burning pulverized coal flow enters the boiler furnace, thereby reducing the content of gaseous harmful substances during kindling, and the presence of channels for cooling the walls of the combustion chamber exhaust gases avoid overheating of the combustion chamber walls.

Схема муфельного предтопка для растопки котлов поясняется чертежом. На чертеже изображена схема муфельного предтопка для растопки котлов.The scheme of the muffle pre-furnace for kindling the boilers is illustrated by the drawing. The drawing shows a diagram of a muffle furnace for kindling boilers.

Муфельный предтопок для растопки котлов включает в себя пылепровод для подачи пылеугольного топлива 1; электронагреватель 2; канал (воздухопровод) для подачи первичного воздуха 3; цилиндрическая вихревая камера смешения 4; канал для подачи уходящих газов 5; термопары 6; камеру горения 8.The muffle pre-furnace for kindling boilers includes a dust pipeline for supplying pulverized coal fuel 1; electric heater 2; channel (duct) for supplying primary air 3; cylindrical vortex mixing chamber 4; channel for supplying exhaust gases 5; thermocouples 6; combustion chamber 8.

Муфельный предтопок для растопки котлов работает следующим образом.Muffle pre-furnace for kindling boilers works as follows.

В муфельный предтопок, состоящий из цилиндрической вихревой камеры смешения 4 и камеры горения 8, соединенных между собою, подается первичный воздух через канал 3, нагреваемый в электронагревателе 2 до температуры 1000°С. Горячий воздух по каналу 3 попадает в цилиндрическую вихревую камеру смешения 4, в которой происходит тангенциальное закручивание потока и далее в камеру горения 8. После достижения в камере горения 8 температуры 700-800°С мелкодисперсное топливо подается по пылепроводу 1, которое смешиваясь с первичным воздухом вовлекается в многократную циркуляцию, тем самым снижая скорость пылеугольного потока обеспечивая стабильное воспламенение пылеугольной смеси. В камере горения 8, за счет лучисто-конвективного теплообмена, происходит воспламенение и максимальное выгорание летучих веществ, способствующее зажиганию коксового остатка и образуя факел, выходящий в топку 7 котла. Для исключения перегрева стенок камеры горения 8 через канал 5, соединенный с топкой 7 котла, подаются уходящие газы, которые охлаждают стенки камеры горения, предотвращая их перегрев, температура внутри камеры горения во время растопки котла контролируется термопарами 6.In the muffle pre-furnace, consisting of a cylindrical vortex mixing chamber 4 and a combustion chamber 8, interconnected, primary air is supplied through the channel 3, heated in the electric heater 2 to a temperature of 1000°C. Hot air through channel 3 enters the cylindrical vortex mixing chamber 4, in which the flow is tangentially swirled, and then into the combustion chamber 8. After reaching a temperature of 700-800 ° C in the combustion chamber 8, finely dispersed fuel is supplied through the dust pipeline 1, which is mixed with primary air is involved in multiple circulation, thereby reducing the speed of the pulverized coal flow, ensuring stable ignition of the pulverized coal mixture. In the combustion chamber 8, due to radiant-convective heat transfer, ignition and maximum burnout of volatile substances occur, contributing to the ignition of the coke residue and forming a torch that goes into the furnace 7 of the boiler. To prevent overheating of the walls of the combustion chamber 8, through the channel 5 connected to the furnace 7 of the boiler, exhaust gases are supplied, which cool the walls of the combustion chamber, preventing them from overheating, the temperature inside the combustion chamber during the kindling of the boiler is controlled by thermocouples 6.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность воспламенения пылеугольного топлива в условиях лучисто-конвективного теплообмена, что исключает применение мазута в качестве растопочного топлива.The proposed technical solution makes it possible to increase the efficiency of ignition of pulverized coal fuel under conditions of radiant-convective heat exchange, which excludes the use of fuel oil as a starting fuel.

Claims

A muffle pre-furnace for kindling boilers, which includes a muffle pre-furnace connected to the boiler furnace, a channel for supplying primary air, an electric heater for primary air, a dust pipeline for supplying pulverized coal, characterized in that the cylindrical vortex mixing chamber is connected to a combustion chamber equipped with three thermocouples and channel for cooling its walls.