RU2153633C1

RU2153633C1 - Method of reduction of formation of nitric oxides at burning powdered fuel (versions); burner at low emission of nitric oxides and device for thermal preparation of powdered solid fuel for burning

Info

Publication number: RU2153633C1
Application number: RU99114725A
Authority: RU
Inventors: В.И. Бабий; Э.Х. Вербовецкий; Ю.П. Артемьев; А.Г. Тумановский
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт"
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 1999-07-07
Publication date: 2000-07-27

Abstract

FIELD: furnace technique; heat-power engineering. SUBSTANCE: method consists in heat treatment under the following conditions: concentration of dust in carrying agent, mcm, 1,0 ≤ μ < 30, 50 < μ ≤ 400; temperature of preheating dust, t ( C ), 150 ≤ t < 500, 800 < t ≤ 1000; stoichiometric coefficient α₀₂ of oxygen in preheating and pyrolysis (for starting fuel), 0,05 < α₀₂ ≤ 0,20. Formation of nitric oxides is additionally reduced in the course of burning treated dust and pyrolysis products in furnace chamber. Device for thermal preparation of powdered fuel may be provided with several flue tubes 4 connected with one combustion chamber by separate gas ducts. EFFECT: enhanced efficiency. 38 cl, 16 dwg

Description

Изобретение относится к топочной технике и может быть использовано в теплоэнергетике применительно к топочным устройствам энергетических котлов, работающих на пылевидном твердом топливе. The invention relates to a combustion technology and can be used in the power system as applied to the combustion devices of power boilers operating on pulverized solid fuel.

Одной из проблем сжигания топлива в агрегатах такого типа является образование в процессе его сгорания оксидов азота, выброс которых с продуктами сгорания в окружающую среду вследствие их высокой токсичности ограничен санитарными нормами. Широко применяемые в настоящее время технологические способы уменьшения образования оксидов азота (ступенчатое сжигание топлива и др. ) для энергетических котлов, особенно сжигающих малореакционные топлива) не оказывают достаточного влияния на реакции образования оксидов из азота, содержащегося не в воздухе, а в самом топливе ("топливных" оксидов азота). One of the problems of burning fuel in units of this type is the formation of nitrogen oxides during its combustion, the release of which with combustion products into the environment due to their high toxicity is limited by sanitary standards. Currently widely used technological methods for reducing the formation of nitrogen oxides (step-by-step fuel combustion, etc.) for power boilers, especially those burning low-reactive fuels) do not have a sufficient effect on the reactions of the formation of oxides from nitrogen contained not in air but in the fuel itself (" fuel "nitrogen oxides).

К наиболее эффективным новым технологиям, позволяющим в несколько раз уменьшить образование "топливных" оксидов азота, можно отнести впервые предложенную заявителем [1] предварительную термообработку пылевидного твердого топлива перед его сжиганием в топочной камере. The most effective new technologies that can reduce the formation of “fuel” nitrogen oxides by several times include the preliminary heat treatment of pulverized solid fuel, first proposed by the applicant [1], before burning it in a combustion chamber.

Известен способ снижения образования оксидов азота при сжигании пылевидного твердого топлива, включающий его предварительный подогрев при высокой концентрации пыли в транспортирующем газообразном агенте с частичным пиролизом при низком стехиометрическом коэффициенте α₀₂ кислорода и последующее смешение обработанной пыли и продуктов пиролиза в топочной камере с организованно подаваемым в нее воздухом [2] - прототип. Согласно этому способу оптимальная концентрация пыли в транспортирующем агенте составляет μ = 30-50 кг пыли/кг агента. Как показали расчетные и экспериментальные исследования, указанные границы интервала значений концентрации пыли не являются предельными. Одной из задач, на решение которой направлено изобретение, является возможность предварительного подогрева топлива при его концентрации в транспортирующем агенте, выходящей за указанные пределы при сохранении эффекта уменьшения образования "топливных" оксидов азота. Указанная задача решается за счет того, что в способе снижения образования оксидов азота при сжигании пылевидного твердого топлива, включающем его предварительный подогрев при высокой концентрации пыли в транспортирующем газообразном агенте с частичным пиролизом при низком стехиометрическом коэффициенте α₀₂ кислорода и последующее смешение обработанной пыли и продуктов пиролиза в топочной камере с организованно подаваемым в нее воздухом, согласно изобретению концентрацию μ (кг пыли/кг агента) пыли в транспортирующем агенте устанавливают в пределах 1,0 ≤ μ <30, 50 < μ ≤ 400.A known method of reducing the formation of nitrogen oxides during the combustion of pulverized solid fuel, including its preliminary heating at a high concentration of dust in a transporting gaseous agent with partial pyrolysis at a low stoichiometric coefficient α _{02 of} oxygen and subsequent mixing of the treated dust and pyrolysis products in the combustion chamber with an organized feed by air [2] - a prototype. According to this method, the optimal dust concentration in the transporting agent is μ = 30-50 kg of dust / kg of agent. As shown by calculation and experimental studies, the indicated boundaries of the interval of dust concentration values are not limiting. One of the problems to which the invention is directed is the possibility of preheating the fuel when it is concentrated in a transporting agent that goes beyond these limits while maintaining the effect of reducing the formation of "fuel" nitrogen oxides. This problem is solved due to the fact that in the method of reducing the formation of nitrogen oxides during the combustion of pulverized solid fuel, including its preliminary heating at a high concentration of dust in a transporting gaseous agent with partial pyrolysis at a low stoichiometric oxygen coefficient α ₀₂ and subsequent mixing of the treated dust and pyrolysis products According to the invention, in a combustion chamber with organized air supplied to it, the concentration μ (kg of dust / kg of agent) of dust in the transporting agent was established They range from 1.0 ≤ μ <30, 50 <μ ≤ 400.

Известен способ снижения образования оксидов азота при сжигании пылевидного твердого топлива, включающий его предварительный подогрев при высокой концентрации пыли в транспортирующем газообразном агенте с частичным пиролизом при низком стехиометрическом коэффициенте α₀₂ кислорода и последующее смешение обработанной пыли и продуктов пиролиза в топочной камере с организованно подаваемым в нее воздухом [2] - прототип. Согласно этому способу температура t подогрева топлива лежит в пределах от 500 до 800^oC. Как показали расчетные и экспериментальные исследования, эффект снижения образования оксидов азота при использовании такого способа может быть достигнут и за указанными пределами температурного интервала. Одной из задач, на решение которой направлено изобретение, является возможность предварительного подогрева топлива до температур, выходящих за указанные пределы при сохранении эффекта уменьшения образования "топливных" оксидов азота. Указанная задача решается за счет того, что в способе снижения образования оксидов азота при сжигании пылевидного твердого топлива, включающем его предварительный подогрев при высокой концентрации пыли в транспортирующем газообразном агенте с частичным пиролизом при низком стехиометрическом коэффициенте α₀₂ кислорода и последующее смешение обработанной пыли и продуктов пиролиза в топочной камере с организованно подаваемым в нее воздухом, согласно изобретению температуру t (^oC) подогрева пыли устанавливают в пределах 150 ≤ t < 500, 800 < t ≤ 1000.A known method of reducing the formation of nitrogen oxides during the combustion of pulverized solid fuel, including its preliminary heating at a high concentration of dust in a transporting gaseous agent with partial pyrolysis at a low stoichiometric coefficient α _{02 of} oxygen and subsequent mixing of the treated dust and pyrolysis products in the combustion chamber with an organized feed by air [2] - a prototype. According to this method, the temperature t of heating the fuel lies in the range from 500 to 800 ^o C. As shown by calculation and experimental studies, the effect of reducing the formation of nitrogen oxides using this method can be achieved beyond the specified temperature range. One of the problems to which the invention is directed is the possibility of preheating the fuel to temperatures that go beyond these limits while maintaining the effect of reducing the formation of "fuel" nitrogen oxides. This problem is solved due to the fact that in the method of reducing the formation of nitrogen oxides during the combustion of pulverized solid fuel, including its preliminary heating at a high concentration of dust in a transporting gaseous agent with partial pyrolysis at a low stoichiometric oxygen coefficient α ₀₂ and subsequent mixing of the treated dust and pyrolysis products According to the invention, in the combustion chamber with the air organized into it, the temperature t ( ^o C) of the dust heating is set within 150 ≤ t <500, 800 <t ≤ 1000.

Известен способ снижения образования оксидов азота при сжигании пылевидного твердого топлива, включающий его предварительный подогрев при высокой концентрации пыли в транспортирующем газообразном агенте с частичным пиролизом при низком стехиометрическом коэффициенте α₀₂ кислорода и последующее смешение обработанной пыли и продуктов пиролиза в топочной камере с организованно подаваемым в нее воздухом [1] - прототип. Согласно этому способу подогрев топлива производят при стехиометрическом коэффициенте α₀₂ кислорода в зоне подогрева и пиролиза (на исходное топливо), не превышающем 0,05, Как показали расчетные и экспериментальные исследования, указанные границы интервала коэффициента избытка кислорода не являются предельными. Одной из задач, на решение которой направлено изобретение, является возможность предварительного подогрева топлива при стехиометрическом коэффициенте α₀₂ кислорода в зоне подогрева и пиролиза на исходное топливо, выходящем за указанные пределы, при сохранении эффекта уменьшения образования "топливных" оксидов азота. Указанная задача решается за счет того, что в способе снижении образования оксидов азота при сжигании пылевидного твердого топлива, включающем его предварительный подогрев при высокой концентрации пыли в транспортирующем газообразном агенте с частичным пиролизом при низком стехиометрическом коэффициенте α₀₂ кислорода и последующее смешение обработанной пыли и продуктов пиролиза в топочной камере с организованно подаваемым в нее воздухом, согласно изобретению коэффициент α₀₂ в зоне подогрева и пиролиза на исходное топливо поддерживают в пределах 0,05 < α₀₂≤ 0,20.
Уменьшение образования оксидов азота согласно изобретению может дополнительно осуществляться в процессе сжигания обработанной пыли и продуктов пиролиза в топочной камере. При этом по одному из вариантов обработанную пыль и продукты пиролиза смешивают при входе в топочную камеру с частью организованно подаваемого в нее воздуха в количестве, обеспечивающем создание зоны реакции со стехиометрическим коэффициентом воздуха в пределах α_в= 0,70-1,0, a остальную часть последнего вводят непосредственно за зоной реакции обработанной пыли и продуктов пиролиза с первоначально поданной частью воздуха. По другому варианту подвергнутое нагреву и частичному пиролизу пылевидное твердое топливо смешивают при его входе в топочную камеру с частью организованно подаваемого в нее воздуха при стехиометрическом коэффициенте воздуха 1,0 < α_в< 1,15, за зоной реакции этой смеси в поток продуктов реакции вдувают дополнительное топливо в количестве, обеспечивающем создание зоны реакции со стехиометрическим коэффициентом воздуха в пределах α_в= 0,85-1,00, после чего продукты реакции смешивают с остальным организованно подаваемым в топку воздухом.A known method of reducing the formation of nitrogen oxides during the combustion of pulverized solid fuel, including its preliminary heating at a high concentration of dust in a transporting gaseous agent with partial pyrolysis at a low stoichiometric coefficient α _{02 of} oxygen and subsequent mixing of the treated dust and pyrolysis products in the combustion chamber with an organized feed by air [1] - prototype. According to this method, the fuel is heated at a stoichiometric coefficient α _{02 of} oxygen in the heating and pyrolysis zone (for the initial fuel) not exceeding 0.05. As shown by calculation and experimental studies, the indicated limits of the interval of the coefficient of excess oxygen are not limiting. One of the problems to which the invention is directed is the possibility of preheating the fuel with a stoichiometric coefficient α _{02 of} oxygen in the heating and pyrolysis zone on the original fuel that goes beyond these limits, while maintaining the effect of reducing the formation of "fuel" nitrogen oxides. This problem is solved due to the fact that in the method of reducing the formation of nitrogen oxides during the combustion of pulverized solid fuel, including its preliminary heating at a high concentration of dust in a transporting gaseous agent with partial pyrolysis at a low stoichiometric oxygen coefficient α ₀₂ and subsequent mixing of the treated dust and pyrolysis products a combustion chamber with an orderly supplied air into it, according to the invention, the coefficient α ₀₂ in the preheating zone and the pyrolysis of the original fuel supports dissolved within 0,05 <α ₀₂ ≤ 0,20.
Reducing the formation of nitrogen oxides according to the invention can additionally be carried out in the process of burning treated dust and pyrolysis products in the combustion chamber. In this case, according to one of the options, the treated dust and pyrolysis products are mixed at the entrance to the combustion chamber with part of the air supplied to it in an amount that ensures the creation of a reaction zone with a stoichiometric coefficient of air in the range of α _in = 0.70-1.0, and the rest part of the latter is introduced immediately after the reaction zone of the treated dust and pyrolysis products with the initially supplied part of the air. In another embodiment, the pulverized solid fuel subjected to heating and partial pyrolysis is mixed at its entrance into the combustion chamber with a part of the air supplied to it with a stoichiometric coefficient of air of 1.0 <α _at <1.15, after the reaction zone of this mixture is blown into the reaction product stream additional fuel in an amount that ensures the creation of a reaction zone with a stoichiometric coefficient of air in the range of α _in = 0.85-1.00, after which the reaction products are mixed with the rest of the air organized into the furnace.

Известен способ снижения образования оксидов азота при сжигании пылевидного твердого топлива, включающий его предварительный подогрев при высокой концентрации пыли в транспортирующем газообразном агенте с частичным пиролизом при низком стехиометрическом коэффициенте α₀₂ кислорода и последующее смешение обработанной пыли и продуктов пиролиза в топочной камере с организованно подаваемым в нее воздухом [3] - прототип. Согласно этому способу в качестве транспортирующего агента используют воздух, рециркулирующие дымовые газы или их смесь с воздухом. Вместе с тем, такой транспортирующий агент может не обеспечить желательное уменьшение количества кислорода в зоне пиролиза. Одной из задач, на решение которой направлено изобретение, является проведение пиролиза при минимально возможном стехиометрическом коэффициенте кислорода. Указанная задача решается за счет того, что в способе снижения образования оксидов азота при сжигании пылевидного твердого топлива, включающем его предварительный подогрев при высокой концентрации пыли в транспортирующем газообразном агенте с частичным пиролизом при низком стехиометрическом коэффициенте α₀₂ кислорода и последующее смешение обработанной пыли и продуктов пиролиза в топочной камере с организованно подаваемым в нее воздухом, согласно изобретению в качестве транспортирующего агента используют водяной пар или его смесь с другой газообразной средой. При этом по одному из вариантов согласно изобретению в качестве другой газообразной среды используют воздух, по второму варианту - рециркулирующие дымовые газы.A known method of reducing the formation of nitrogen oxides during the combustion of pulverized solid fuel, including its preliminary heating at a high concentration of dust in a transporting gaseous agent with partial pyrolysis at a low stoichiometric coefficient α _{02 of} oxygen and subsequent mixing of the treated dust and pyrolysis products in the combustion chamber with an organized feed by air [3] - prototype. According to this method, air, recirculating flue gases or a mixture thereof with air is used as a transporting agent. However, such a transporting agent may not provide the desired reduction in the amount of oxygen in the pyrolysis zone. One of the tasks to which the invention is directed is pyrolysis at the lowest possible stoichiometric oxygen coefficient. This problem is solved due to the fact that in the method of reducing the formation of nitrogen oxides during the combustion of pulverized solid fuel, including its preliminary heating at a high concentration of dust in a transporting gaseous agent with partial pyrolysis at a low stoichiometric oxygen coefficient α ₀₂ and subsequent mixing of the treated dust and pyrolysis products in the combustion chamber with the air supplied to it in accordance with the invention, water vapor or a mixture thereof is used as a transporting agent with another gaseous medium. Moreover, according to one of the variants according to the invention, air is used as another gaseous medium, and according to the second variant, recirculating flue gases.

Известен способ снижения образования оксидов азота при сжигании пылевидного твердого топлива, включающий его предварительный подогрев продуктами сгорания вспомогательного пылевидного твердого топлива при высокой концентрации пыли нагреваемого топлива в транспортирующем газообразном агенте с частичным пиролизом при низком стехиометрическом коэффициенте α₀₂ кислорода и последующее смешение обработанной пыли и продуктов пиролиза в топочной камере с организованно подаваемым в нее воздухом [3] - прототип. Согласно этому способу в качестве вспомогательного топлива используют часть нагреваемого пылевидного топлива. При этом предусматривается стабилизация горения вспомогательного топлива путем дополнительного сжигания жидкого или газообразного топлива. К недостаткам использования в качестве вспомогательного топлива части основного топлива можно отнести то, что в случае малой реакционности такого топлива могут появиться трудности в его поджигании и стабилизации горения. Одной из задач, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности горения вспомогательного пылевидного твердого топлива. Указанная задача решается за счет того, что в способе снижения образования оксидов азота при сжигании пылевидного твердого топлива, включающем его предварительный подогрев продуктами сгорания вспомогательного пылевидного твердого топлива при высокой концентрации пыли нагреваемого топлива в транспортирующем газообразном агенте с частичным пиролизом при низком стехиометрическом коэффициенте α₀₂ кислорода и последующее смешение обработанной пыли и продуктов пиролиза в топочной камере с организованно подаваемым в нее воздухом, согласно изобретению в качестве вспомогательного топлива используют более мелкую пыль нагреваемого топлива или пыль топлива, более реакционного по сравнению с нагреваемым. Для стабилизации воспламенения вспомогательного пылевидного твердого топлива в качестве зажигающего источника может быть использован плазмотрон, резисторный электронагреватель, лазерный луч или другой подходящий источник.A known method of reducing the formation of nitrogen oxides during the combustion of pulverized solid fuel, including its preliminary heating by the combustion products of auxiliary pulverized solid fuel with a high concentration of heated fuel dust in a transporting gaseous agent with partial pyrolysis at a low oxygen stoichiometric coefficient α ₀₂ and subsequent mixing of the treated dust and pyrolysis products in the combustion chamber with the organized air supplied to it [3] - prototype. According to this method, part of the heated pulverized fuel is used as auxiliary fuel. At the same time, stabilization of auxiliary fuel combustion is provided by additional combustion of liquid or gaseous fuel. The disadvantages of using part of the main fuel as auxiliary fuel include the fact that in the case of low reactivity of such a fuel, difficulties may arise in its ignition and stabilization of combustion. One of the tasks to which the invention is directed is to increase the reliability of combustion of auxiliary pulverized solid fuel. This problem is solved due to the fact that in the method of reducing the formation of nitrogen oxides during the combustion of pulverized solid fuel, which involves preheating the combustion products of auxiliary pulverized solid fuel with a high dust concentration of the heated fuel in a transporting gaseous agent with partial pyrolysis at a low stoichiometric coefficient α _{02 of} oxygen and subsequent mixing of the treated dust and pyrolysis products in the combustion chamber with the organized air supplied to it, according According to the invention, finer dust of heated fuel or dust of fuel more reactive than heated is used as auxiliary fuel. To stabilize the ignition of the auxiliary pulverized solid fuel, a plasma torch, a resistor heater, a laser beam, or other suitable source can be used as an ignition source.

Известна горелка для сжигания пылевидного твердого топлива, содержащая систему каналов и по меньшей мере одно устройство термической подготовки указанного топлива, выполненное в виде камеры сгорания вспомогательного топлива с введенным в нее по меньшей мере одним пылеподающим патрубком обрабатываемого топлива и присоединенной соосно к выходному торцу камеры сгорания жаровой трубой, расположенной в одном из указанных каналов [4] - прототип. Одной из задач, на решение которой направлено изобретение, является предотвращение пульсаций газового потока в аэродинамической системе камера сгорания - жаровая труба, а также увеличение полноты сгорания вспомогательного топлива в пределах камеры сгорания и основного топлива в пределах топочной камеры. Указанная задача решается за счет того, что в горелке для сжигания пылевидного твердого топлива, содержащей систему каналов и по меньшей мере одно устройство термической подготовки указанного топлива, выполненное в виде камеры сгорания вспомогательного топлива с введенным в нее по меньшей мере одним пылеподающим патрубком обрабатываемого топлива и присоединенной соосно к выходному торцу камеры сгорания жаровой трубой, расположенной в одном из указанных каналов, согласно изобретению отношение внутреннего диаметра d_кс камеры сгорания в среднем по ее длине сечении к внутреннему диаметру d_жт жаровой трубы составляет d_кс/d_жт=1,2-2,5, отношение длины L_кс камеры сгорания к ее внутреннему диаметру d_кс в среднем по длине сечении составляет (L/d)_кс= 0,7-2,0, а выходной конец жаровой трубы выполнен в виде диффузора. При этом согласно изобретению отношение внутренних диаметров выходного сечения диффузора и жаровой трубы составляет d_диф/d_жт=1,20-2,00, а угол наклона стенки диффузора к оси жаровой трубы составляет γ =10-20^o; к выходному торцу диффузора может быть присоединена цилиндрическая обечайка; отношение длины последней к ее внутреннему диаметру может составлять (l/d)об=0,3-0,6; между жаровой трубой и внутренней стенкой канала, в котором она расположена, может быть установлена по меньшей мере одна дистанционирующая опора, прикрепленная к жаровой трубе или к внутренней стенке соответствующего канала; внутри жаровой трубы соосно на ее выходном конце может быть установлен рассекатель с по меньшей мере одним сквозным продольным каналом, причем рассекатель может иметь форму усеченного конуса с расширением в направлении движения среды, а плоскость большего основания усеченного конуса может быть совмещена с плоскостью выходного сечения жаровой трубы; жаровая труба может быть выполнена в виде по меньшей мере двух телескопически сочлененных участков с кольцевыми зазорами между смежными участками и увеличивающимся диаметром участков в направлении движения среды, а горелка может быть снабжена по меньшей мере одним кольцевым коллектором для подвода в указанные кольцевые зазоры газообразной охлаждающей среды; отношение величины кольцевого зазора к наружному диаметру внутренней трубы в месте телескопического сочленения участков жаровой трубы может составлять (Δ/D_вт)_жт= 0,005-0,20, а в указанном кольцевом зазоре по окружности могут быть установлены радиальные перегородки, причем отношение толщины перегородки к величине кольцевого зазора может составлять (b_п/Δ)_жт=0,5-5,0; в горелке с окружающей камеру сгорания охлаждающей рубашкой, снабженной по меньшей мере одним патрубком подвода охлаждающей среды, охлаждающая рубашка может иметь открытый входной торец, расположенный в плоскости стыка камеры сгорания с жаровой трубой, и снабжена кольцевым коллектором, один из торцов которого примыкает к наружной стороне охлаждающей рубашки, другой - к наружной стороне жаровой трубы, а патрубки подвода охлаждающей среды присоединены к указанному коллектору; в горелке с камерой сгорания, входной участок которой выполнен в виде усеченного конуса, раскрытого в сторону движения среды, и с направляющим аппаратом для подачи воздуха, выходное сечение которого установлено в плоскости малого основания указанного усеченного конуса, камера сгорания может быть выполнена в виде по меньшей мере двух телескопически сочлененных участков с кольцевыми зазорами между смежными участками и увеличивающимся диаметром участков в направлении движения среды и снабжена по меньшей мере одним кольцевым коллектором для подвода в указанные кольцевые зазоры охлаждающего воздуха, причем отношение величины кольцевого зазора к наружному диаметру внутренней трубы в месте телескопического сочленения участков составляет (Δ/D_вт)_кс= 0,005-0,20, в качестве одного из телескопических участков может служить входной участок с примыкающей к нему цилиндрической обечайкой, отношение длины которой к ее наружному диаметру составляет (l/D)_цо=0,05-0,5, а угол наклона стенки входного конического участка камеры сгорания к ее оси может составлять δ = 30-55^o, перед первым по ходу охлаждающего воздуха кольцевым зазором может быть установлен регулятор расхода воздуха через указанный зазор, причем указанный регулятор может быть выполнен в виде двух соприкасающихся кольцевых перфорированных пластин, одна из которых закреплена неподвижно, а вторая выполнена поворотной относительно первой пластины, или в виде имеющей свободу осевого перемещения кольцевой диафрагмы с наружным диаметром, выбираемым из условия обеспечения скольжения диафрагмы относительно внутренней стенки камеры сгорания, и внутренним диаметром d_дф, выбираемым в диапазоне D_на < d_дф ≤ (D_ср)_ку, где D_на - диаметр наружной стенки направляющего аппарата, D_ср)_ку - средний диаметр входного конического участка камеры сгорания; стенки камеры сгорания и по меньшей мере часть жаровой трубы могут быть выполнены в виде мембранных поверхностей ив металлических полых охлаждаемых элементов; пылеподающий патрубок может быть снабжен полым кожухом с патрубком для подвода газообразной среды, причем выходное сечение кожуха по ходу среды открыто и совмещено с плоскостью выходного сечения пылеподающего патрубка, отношение величины кольцевого зазора между кожухом и пылеподающим патрубком к наружному диаметру последнего составляет (Δ/D)_пп= 0,05-0,15, а в выходной части кольцевого зазора между кожухом и пылеподающим патрубком по окружности установлены радиальные перегородки, причем отношение толщины перегородки к величине кольцевого зазора составляет (b_п/Δ)_пп=1-5; пылеподающий патрубок может быть введен в камеру сгорания через боковую стенку ее выходной части, а выходной конец патрубка ориентирован вдоль оси камеры сгорания по ходу среды, причем выходной торец пылеподающего патрубка может быть совмещен с плоскостью входного сечения жаровой трубы.Known burner for burning pulverized solid fuel containing a system of channels and at least one device for thermal preparation of the specified fuel, made in the form of an auxiliary fuel combustion chamber with at least one dust supply pipe of the processed fuel introduced into it and coaxially connected to the output end of the combustion combustion chamber a pipe located in one of these channels [4] is a prototype. One of the problems to which the invention is directed is to prevent pulsation of the gas flow in the aerodynamic system of the combustion chamber - flame tube, as well as increasing the completeness of combustion of auxiliary fuel within the combustion chamber and the main fuel within the combustion chamber. This problem is solved due to the fact that in the burner for the combustion of pulverized solid fuel containing a system of channels and at least one device for thermal preparation of the specified fuel, made in the form of an auxiliary fuel combustion chamber with at least one dust supply pipe of the processed fuel introduced into it and connected coaxially to the output end of the combustion chamber by a flame tube located in one of these channels, according to the invention, the ratio of the inner diameter d _{cc of} the combustion chamber on average, along its cross-sectional length to the inner diameter d _{wf of the} flame tube is d _ks / d _wf = 1.2-2.5, the ratio of the length L _{ks of} the combustion chamber to its internal diameter d _ks on average along the cross-sectional length is (L / d ) _ks = 0.7-2.0, and the output end of the flame tube is made in the form of a diffuser. According to the invention the ratio of the internal diameters of the outlet section of the diffuser and the flame tube of _differential d / d _xm = 1.20-2.00, and the inclination angle of the diffuser wall to the flame tube axis is γ = 10-20 ^o; a cylindrical shell may be attached to the outlet end of the diffuser; the ratio of the length of the latter to its inner diameter may be (l / d) r = 0.3-0.6; between the flame tube and the inner wall of the channel in which it is located, at least one spacer support can be mounted attached to the flame tube or to the inner wall of the corresponding channel; inside the flame tube coaxially at its output end, a divider with at least one through longitudinal channel can be installed, the divider can be in the form of a truncated cone with expansion in the direction of movement of the medium, and the plane of the larger base of the truncated cone can be aligned with the plane of the output section of the flame tube ; the flame tube can be made in the form of at least two telescopically articulated sections with annular gaps between adjacent sections and an increasing diameter of the sections in the direction of medium movement, and the burner can be equipped with at least one ring collector for supplying gaseous cooling medium to said ring gaps; the ratio of the annular gap to the outer diameter of the inner pipe in the area of articulation of the telescopic portions can be flame tube (Δ / D _W) _xm = 0,005-0,20 and in said annulus radial baffles can be installed along the circumference, wherein the ratio of thickness to the septum value may be an annular gap (b _n / Δ) _xm = 0.5-5.0; in a burner with a cooling jacket surrounding the combustion chamber, equipped with at least one nozzle for supplying the cooling medium, the cooling jacket may have an open inlet end located in the plane of the interface of the combustion chamber with the flame tube and provided with an annular collector, one of the ends of which is adjacent to the outer side a cooling jacket, the other to the outside of the flame tube, and the coolant supply pipes are connected to the specified manifold; in a burner with a combustion chamber, the inlet section of which is made in the form of a truncated cone, open towards the medium, and with a guide apparatus for supplying air, the output section of which is installed in the plane of the small base of the truncated cone, the combustion chamber can be made in the form of at least at least two telescopically articulated sections with annular gaps between adjacent sections and an increasing diameter of the sections in the direction of movement of the medium and is equipped with at least one annular collector for supplying cooling air to these annular gaps, the ratio of the annular gap to the outer diameter of the inner pipe at the telescopic joint of the sections is (Δ / D _W ) _ks = 0.005-0.20, the input section with adjoining a cylindrical shell, the ratio of the length of which to its outer diameter is (l / D) _tso = 0.05-0.5, and the angle of inclination of the wall of the inlet conical section of the combustion chamber to its axis can be δ = 30-55 ^o , before the first go oh air flow regulator through the gap, the specified regulator can be made in the form of two adjacent perforated annular plates, one of which is fixed motionless, and the second is made rotatable relative to the first plate, or in the form of an annular having freedom of axial movement a diaphragm with an outer diameter selected from the condition of ensuring the sliding of the diaphragm relative to the inner wall of the combustion chamber, and an inner diameter d _df Selected in the range of D _at <d _DF ≤ (D _avg) _ky where D _na - diameter of the outer wall of the guide apparatus, _cf. D) _ky - average diameter of the entrance of the conical portion of the combustion chamber; the walls of the combustion chamber and at least part of the flame tube can be made in the form of membrane surfaces and metal hollow cooled elements; the dust supply pipe can be equipped with a hollow casing with a pipe for supplying a gaseous medium, and the output section of the casing along the medium is open and aligned with the plane of the output section of the dust supply pipe, the ratio of the annular gap between the casing and the dust supply pipe to the outer diameter of the latter is (Δ / D) _nn = 0.05-0.15, and at the outlet end of the annular gap between the casing and the pipe pylepodayuschim circumferentially mounted radial partitions, and the ratio of thickness of the partition to the value koltsevog clearance of (b _n / Δ) _nn = 1-5; the dust supply pipe can be introduced into the combustion chamber through the side wall of its output part, and the output end of the pipe is oriented along the axis of the combustion chamber along the medium, and the output end of the dust supply pipe can be aligned with the plane of the input section of the flame tube.

Известно устройство термической подготовки пылевидного твердого топлива перед сжиганием, содержащее камеру сгорания вспомогательного топлива, по меньшей мере одну жаровую трубу с по меньшей мере одним пылеподающим патрубком, выходной конец которого установлен перед соответствующей жаровой трубой [3] - прототип. Одной из задач, на решение которой направлено изобретение, является упрощение конструкции и уменьшение металлоемкости устройства. Указанная задача решается за счет того, что в устройстве термической подготовки пылевидного твердого топлива перед сжиганием, содержащем камеру сгорания вспомогательного топлива, по меньшей мере одну жаровую трубу с по меньшей мере одним пылеподающим патрубком, выходной конец которого установлен перед соответствующей жаровой трубой, согласно изобретению каждая жаровая труба дистанционирована от камеры сгорания и соединена с ней отдельным газоходом. A device for thermal preparation of pulverized solid fuel before burning, containing a combustion chamber of auxiliary fuel, at least one flame tube with at least one dust supply pipe, the output end of which is installed in front of the corresponding flame tube [3] is a prototype. One of the tasks to which the invention is directed is to simplify the design and reduce the metal consumption of the device. This problem is solved due to the fact that in the device for the thermal preparation of pulverized solid fuel before burning, containing an auxiliary fuel combustion chamber, at least one flame tube with at least one dust supply nozzle, the outlet end of which is installed in front of the corresponding flame tube, each according to the invention the flame tube is remote from the combustion chamber and connected to it by a separate gas duct.

На фиг. 1 изображена предлагаемая горелка в продольном разрезе; на фиг.2 - узел А фиг.1 с более крупным изображением установленного в жаровой трубе рассекателя; на фиг.3 - вид по стрелке А фиг.2; на фиг.4 - продольный разрез горелки с телескопической жаровой трубой; на фиг.5 - поперечное сечение по А-А фиг.4 в месте сочленения телескопических участков жаровой трубы; на фиг. 6 - камера сгорания вспомогательного топлива с охлаждающей рубашкой, имеющей патрубки подвода и отвода охлаждающей среды, и с регулятором расхода воздуха в варианте выполнения в виде имеющей свободу осевого перемещения кольцевой диафрагмы; на фиг.7 - камера сгорания с охлаждающей рубашкой, имеющей только патрубки подвода охлаждающей среды; на фиг.8 - узел Б фиг.1 с более крупным изображением регулятора расхода воздуха в варианте выполнения в виде двух перфорированных пластин; на фиг.9 - камера сгорания и жаровая труба из полых охлаждаемых элементов; на фиг.10 - узел А фиг.9 с более крупным изображением одного из вариантов выполнения полых элементов; на фиг.11 - тот же узел с другим вариантом выполнения полых элементов; на фиг.12 - сечение по А-А фиг. 1 с более крупным изображением кольцевого зазора между пылеподающим патрубком и его кожухом; на фиг.13 - камера сгорания вспомогательного топлива в продольном разрезе с соосным вводом пылеподающего патрубка через боковую поверхность; на фиг. 14 - та же камера сгорания с вводом нескольких пылеподающих патрубков через ее боковую поверхность; на фиг.15 - поперечный разрез по А-А фиг.14; на фиг.16 - камера сгорания вспомогательного топлива с несколькими жаровыми трубами. In FIG. 1 shows a proposed burner in longitudinal section; figure 2 - node a of figure 1 with a larger image installed in the flame tube of the divider; figure 3 is a view along arrow a of figure 2; figure 4 is a longitudinal section of a burner with a telescopic flame tube; figure 5 is a cross section along aa of figure 4 at the junction of the telescopic sections of the flame tube; in FIG. 6 - a combustion chamber of auxiliary fuel with a cooling jacket having nozzles for supplying and discharging a cooling medium, and with an air flow regulator in an embodiment in the form of an annular diaphragm having freedom of axial movement; Fig.7 is a combustion chamber with a cooling jacket having only nozzles for supplying a cooling medium; on Fig - node B of figure 1 with a larger image of the air flow regulator in the embodiment, in the form of two perforated plates; figure 9 is a combustion chamber and a flame tube of hollow cooled elements; figure 10 - node A of figure 9 with a larger image of one of the embodiments of the hollow elements; figure 11 is the same site with another embodiment of the hollow elements; 12 is a section along aa of FIG. 1 with a larger image of the annular gap between the dust supply pipe and its casing; on Fig - combustion chamber of auxiliary fuel in longitudinal section with an coaxial input of the dust supply pipe through the side surface; in FIG. 14 - the same combustion chamber with the introduction of several dust-supply pipes through its side surface; in Fig.15 is a cross section along aa of Fig.14; on Fig - combustion chamber auxiliary fuel with several heat pipes.

Горелка для сжигания пылевидного твердого топлива содержит систему каналов 1 и по меньшей мере одно устройство термической подготовки указанного топлива, выполненное в виде камеры 2 сгорания вспомогательного топлива с введенным в нее по меньшей мере одним пылеподающим патрубком 3 обрабатываемого топлива и присоединенной соосно к выходному торцу камеры 2 сгорания жаровой трубой 4, расположенной в одном из указанных каналов 1. Отношение внутреннего диаметра d_кс камеры 2 сгорания в среднем по ее длине сечении к внутреннему диаметру d_жт жаровой трубы составляет d_кс/d_жт=1,2-2,5, отношение длины L_кс (фиг.16) камеры 2 сгорания к ее внутреннему диаметру d_кс в среднем по длине сечении составляет (L/d)_кс=0,7-2,0, а выходной конец жаровой трубы 4 выполнен в виде диффузора 5. Отношение внутренних диаметров выходного сечения диффузора 5 и жаровой трубы 4 составляет d_диф/d_жт=1,20-2,00, а угол наклона стенки диффузора 5 к оси жаровой трубы 4 составляет γ =10-20^o. К выходному торцу диффузора 5 присоединена цилиндрическая обечайка 6. Отношение длины обечайки 6 к ее внутреннему диаметру составляет (l/d)_об=0,3-0,6. Между жаровой трубой 4 и внутренней стенкой канала 1, в котором она расположена, установлена по меньшей мере одна дистанционирующая опора 7, прикрепленная к жаровой трубе 4 или к внутренней стенке соответствующего канала 1. Внутри жаровой трубы 4 соосно на ее выходном конце установлен рассекатель 8 с по меньшей мере одним сквозным продольным каналом 9. Рассекатель 8 имеет форму усеченного конуса с расширением в направлении движения среды. Плоскость большего основания усеченного конуса рассекателя 8 совмещена с плоскостью выходного сечения жаровой трубы 4. Жаровая труба 4 выполнена (фиг.4,5) в виде по меньшей мере двух телескопически сочлененных участков 10 с кольцевыми задорами 11 между смежными участками и увеличивающимся диаметром участков 10 в направлении движения среды, а горелка снабжена по меньшей мере одним кольцевым коллектором 12 с патрубком 13 для подвода в кольцевые зазоры 11 газообразной охлаждающей среды. Отношение величины кольцевого 11 зазора к наружному диаметру внутренней трубы в месте телескопического сочленения участков составляет (Δ/D_вт)_жт= 0,005-0,20. В кольцевых зазорах 11 по окружности установлены прикрепленные к одному из сочлененных участков 10 радиальные перегородки 14. причем отношение толщины (b_п)_жт перегородки к величине Δ_жт кольцевого зазора 11 составляет (b_п/Δ)_жт = 0,5-5,0.The burner for burning pulverized solid fuel contains a system of channels 1 and at least one device for thermal preparation of the specified fuel, made in the form of an auxiliary fuel combustion chamber 2 with at least one dust supply pipe 3 of the processed fuel introduced into it and connected coaxially to the outlet end of the chamber 2 combustion flame tube 4 located in one of said channels 1. The inner diameter d of the combustion chamber 2 _kc relationship with the average cross section along its length to the inner diameter d _xm extra heat- oh tube is d _kc / d _xm = 1.2-2.5, the ratio of the length L _kc (16) of the combustion chamber 2 to its inner diameter d _kc on average along the length of the cross section (L / d) _ks = 0, 7-2,0, and the downstream end of the flame tube 4 is designed as a diffuser 5. The ratio of the internal diameters of the outlet section of the diffuser 5 and the header pipe 4 is _dif d / d _xm = 1.20-2.00, and the wall angle of the diffuser 5 to the axis of the flame tube 4 is γ = 10-20 ^o . A cylindrical shell 6 is attached to the output end of the diffuser 5. The ratio of the length of the shell 6 to its inner diameter is (l / d) _r = 0.3-0.6. Between the flame tube 4 and the inner wall of the channel 1 in which it is located, at least one spacer support 7 is mounted, attached to the flame tube 4 or to the inner wall of the corresponding channel 1. Inside the flame tube 4, a divider 8 s is installed coaxially at its output end at least one through longitudinal channel 9. The divider 8 has the shape of a truncated cone with expansion in the direction of movement of the medium. The plane of the larger base of the truncated cone of the divider 8 is aligned with the plane of the output section of the flame tube 4. The flame tube 4 is made (Fig. 4,5) in the form of at least two telescopically articulated sections 10 with annular arches 11 between adjacent sections and an increasing diameter of sections 10 in the direction of movement of the medium, and the burner is equipped with at least one annular collector 12 with a pipe 13 for supplying to the annular gaps 11 a gaseous cooling medium. The ratio of the annular clearance 11 to the outer diameter of the inner pipe in the area of the telescopic joint portions (Δ / D _W) _xm = 0,005-0,20. The annular gaps 11 installed circumferentially attached to one of the articulated sections 10 and 14. The radial baffle thickness ratio (b _n) to the value of _xm septum Δ _xm annular gap 11 is (b _n / Δ) _xm = 0.5-5.0 .

Камера 2 сгорания вспомогательного топлива может иметь окружающую ее охлаждающую рубашку 15. По одному из вариантов (фиг.1,6) последняя может иметь патрубки 16 подвода и патрубки 17 отвода, по другому варианту (фиг.7) - только патрубки 16 подвода охлаждающей среды. В последнем случае в качестве охлаждающей среды используется воздух, поступающий затем в камеру 2 сгорания. Для более эффективного охлаждения стенок камеры 2 сгорания охлаждающая рубашка 15 имеет открытый входной торец 18. расположенный в плоскости стыка камеры 2 сгорания с жаровой трубой 4, и снабжена кольцевым коллектором 19, один из торцов которого примыкает к наружной стороне охлаждающей рубашки 15, другой - к наружной стороне жаровой трубы 4, а патрубки 16 подвода охлаждающей среды присоединены к указанному коллектору 19. Это обеспечивает протекание охлаждающей газообразной среды по всей длине охлаждаемых поверхностей камеры 2 сгорания. The auxiliary fuel combustion chamber 2 may have a cooling jacket 15 surrounding it. In one embodiment (Fig. 1, 6), the latter may have inlet pipes 16 and outlet pipes 17, in another embodiment (Fig. 7) only cooling medium pipes 16 . In the latter case, air is used as a cooling medium, which then enters the combustion chamber 2. For more efficient cooling of the walls of the combustion chamber 2, the cooling jacket 15 has an open inlet end 18. Located in the plane of the junction of the combustion chamber 2 with the flame tube 4, and is equipped with an annular collector 19, one of the ends of which adjoins the outer side of the cooling jacket 15, the other - the outer side of the flame tube 4, and the nozzles 16 for supplying a cooling medium are connected to the specified manifold 19. This ensures that the cooling gaseous medium flows along the entire length of the cooled surfaces of the combustion chamber 2.

Входной участок 20 камеры 2 сгорания выполнен в виде усеченного конуса, раскрытого в сторону движения среды. Угол наклона стенки входного конического участка 20 камеры 2 сгорания к ее оси составляет δ =30-55^o. На входе в камеру 2 сгорания установлен направляющий аппарат 21 для необходимой организации подаваемого в нее потока воздуха, причем выходное сечение направляющего аппарата 21 установлено в плоскости малого основания указанного усеченного конуса. Камера 2 сгорания при этом выполнена в виде двух телескопически сочлененных участков, одним из которых является входной участок 20 с примыкающей к нему цилиндрической обечайкой 22, отношение длины которой к ее наружному диаметру составляет (l/D)_цо=0,05-0,5. Отношение величины кольцевого зазора 23 к наружному диаметру цилиндрического участка 22 в месте телескопического сочленения участков составляет (Δ/D_вт)_кс= 0,005-0,20. Здесь (D_вт)_кс=D_цо.The input section 20 of the combustion chamber 2 is made in the form of a truncated cone, opened in the direction of movement of the medium. The angle of inclination of the wall of the inlet conical section 20 of the combustion chamber 2 to its axis is δ = 30-55 ^o . At the entrance to the combustion chamber 2, a guide apparatus 21 is installed for the necessary organization of the air flow supplied to it, and the output section of the guide apparatus 21 is installed in the plane of the small base of the specified truncated cone. The combustion chamber 2 in this case is made in the form of two telescopically articulated sections, one of which is the inlet section 20 with a cylindrical shell 22 adjacent to it, the ratio of the length of which to its outer diameter is (l / D) _tso = 0.05-0.5 . The ratio of the annular gap 23 to the outer diameter of the cylindrical section 22 at the telescopic joint of the sections is (Δ / D _W ) _ks = 0.005-0.20. Here (D _W ) _ks = D _tso .

Перед кольцевым зазором 23 установлен регулятор расхода воздуха через указанный зазор. Регулятор может быть выполнен в виде двух соприкасающихся кольцевых перфорированных пластин, одна из которых 24 закреплена неподвижно, а вторая 25 - выполнена поворотной относительно пластины 24 (фиг.1,8). По другому варианту (фиг.6) регулятор расхода может быть выполнен в виде имеющей свободу осевого перемещения кольцевой диафрагмы 26 с наружным диаметром, выбираемым из условия обеспечения скольжения диафрагмы относительно внутренней стенки камеры 2 сгорания, и внутренним диаметром d_дф, выбираемым в диапазоне D_на<D_дф≤(D_ср)_ку, где D_на - диаметр наружной стенки направляющего аппарата 21, (D_ср)_ку средний диаметр входного конического участка 20 камеры 2 сгорания.In front of the annular gap 23 mounted air flow regulator through the specified gap. The regulator can be made in the form of two adjacent annular perforated plates, one of which 24 is fixed, and the other 25 is made rotatable relative to the plate 24 (Fig. 1.8). In another embodiment (Fig. 6), the flow controller can be made in the form of axial displacement of the annular diaphragm 26 with an outer diameter selected from the condition of sliding the diaphragm relative to the inner wall of the combustion chamber 2 and an inner diameter d _df selected in the range D _on <D _df ≤ (D _cf ) _ku , where D _on is the diameter of the outer wall of the guide apparatus 21, (D _cf ) _{ku is the} average diameter of the inlet conical section 20 of the combustion chamber 2.

Стенки камеры 2 сгорания и примыкающая к ней часть жаровой трубы 4 могут быть выполнены в виде мембранных поверхностей из металлических полых охлаждаемых элементов 27 различной формы (фиг.9-11). The walls of the combustion chamber 2 and the adjacent part of the flame tube 4 can be made in the form of membrane surfaces from metal hollow cooled elements 27 of various shapes (Fig.9-11).

Пылеподающий патрубок 3 горелки снабжен полым кожухом 28 с патрубком 29 для подвода газообразной среды (фиг.1,4,6,7,9,12), причем выходное сечение кожуха 28 по ходу среды открыто и совмещено с плоскостью выходного сечения пылеподающего патрубка 3. Отношение величины Δ_пп кольцевого зазора между кожухом 28 и пылеподающим патрубком 3 к наружному диаметру D_пп последнего (фиг.12) составляет (Δ/D)_пп=0,15-0,15. В выходной части указанного кольцевого зазора по окружности установлены прикрепленные к кожуху 28 или к пылеподающему патрубку 3 радиальные перегородки 30 (фиг.12), причем отношение толщины (b_п)_пп перегородки к величине (Δ)_пп кольцевого зазора составляет (b_п/Δ)_пп=1-5.The dust supply pipe 3 of the burner is equipped with a hollow casing 28 with a pipe 29 for supplying a gaseous medium (Figs. 1, 4, 6, 7, 9, 12), and the output section of the casing 28 is open and aligned with the exit section plane of the dust supply pipe 3 along the medium. The ratio of Δ _Nos annular gap between the casing 28 and pylepodayuschim pipe 3 to the outer diameter D of the last _paragraphs (12) is (Δ / D) = 0,15-0,15 _claims. In the output part of said circumferential circumferential clearance, radial partitions 30 are attached to the casing 28 or to the dust supply pipe 3 (Fig. 12), and the ratio of the thickness (b _p ) _{pp of the} partition to the value (Δ) _{pp of the} annular gap is (b _p / Δ ) _nn = 1-5.

Для подачи в камеру 2 сгорания вспомогательного топлива (природного газа) служит газовый коллектор 31 с подающим патрубком 32 и кольцевым газовым каналом 33. To supply auxiliary fuel (natural gas) to the combustion chamber 2, a gas manifold 31 with a supply pipe 32 and an annular gas channel 33 is used.

Пылеподающий патрубок 3 может быть введен в камеру 2 сгорания через боковую стенку ее выходной части, причем выходной конец указанного патрубка ориентирован вдоль оси камеры 2 сгорания по ходу среды (фиг.13). Возможен вариант бокового ввода в камеру 2 сгорания нескольких пылеподающих патрубков 3 (фиг.14,15). Во всех вариантах выполнения на выходе каждого пылеподающего патрубка 3 установлен конусный рассекатель 34. Выходные торцы пылеподающих патрубков 3 могут быть совмещены с плоскостью входного сечения жаровой трубы 4 (фиг.13,14), В каналах 1 для подачи вторичного воздуха (фиг.1) установлены лопаточные направляющие аппараты 35. The dust supply pipe 3 can be introduced into the combustion chamber 2 through the side wall of its output part, and the output end of the specified pipe is oriented along the axis of the combustion chamber 2 along the medium (Fig.13). A variant of the lateral entry into the combustion chamber 2 of several dust supply pipes 3 (Figs. 14, 15). In all embodiments, a conical divider 34 is installed at the outlet of each dust supply pipe 3. The output ends of the dust supply pipes 3 can be combined with the plane of the input section of the flame tube 4 (Fig. 13.14), in the channels 1 for supplying secondary air (Fig. 1) mounted vanes guide apparatus 35.

Устройство термической подготовки топлива может быть выполнено в виде отдельного блока, вводимого в горелку и крепящегося к ней с помощью фланцевого соединения 36. Сама горелка устанавливается в амбразуре 37 не показанной на чертеже топочной камеры. Устройство термической подготовки топлива может быть выполнено также с одной камерой 2 сгорания и несколькими жаровыми трубами 4 (фиг.16). При этом каждая жаровая труба 4 дистанционирована от камеры 2 сгорания и соединена с ней отдельным газоходом 38. The thermal fuel preparation device can be made in the form of a separate unit inserted into the burner and fastened to it by means of a flange connection 36. The burner itself is installed in the embrasure 37 not shown in the drawing of the combustion chamber. The thermal preparation of fuel can also be performed with one combustion chamber 2 and several heat pipes 4 (Fig. 16). Moreover, each flame tube 4 is remote from the combustion chamber 2 and connected to it by a separate gas duct 38.

Процесс сжигания пылевидного твердого топлива с помощью предлагаемых горелки и устройства подготовки топлива осуществляют следующим образом. Пылевидное твердое топливо при высокой концентрации в транспортирующем газообразном агенте через пылеподающий патрубок 3 подают в установленное внутри горелки устройство термической подготовки, где топливную пыль при низком стехиометрическом коэффициенте кислорода (отношении действительного расхода кислорода к теоретически необходимому для полного сгорания топлива) подвергают подогреву с частичным пиролизом до температуры, обеспечивающей снижение образования топливных оксидов азота до приемлемой величины. Подогрев осуществляется путем сжигания в камере 2 сгорания вспомогательного газообразного, жидкого или твердого пылевидного топлива. На чертеже показан вариант использования в качестве вспомогательного газообразного топлива (природного газа), который подается в камеру 2 сгорания через патрубок 32 и кольцевой газовый канал 33 газового коллектора 31. Процесс термической подготовки топливной пыли реализуется в жаровой трубе 4. Установленные соотношения размеров камеры 2 сгорания вспомогательного топлива и жаровой трубы 4, а также наличие у последней диффузора 5 с установленными соотношениями размеров обеспечивают максимальную степень сгорания вспомогательного топлива в пределах камеры 2 сгорания и устранение возможных пульсаций газового потока в системе камера сгорания - жаровая труба, что повышает надежность работы устройства термической подготовки топлива и горелки в целом. Наличие диффузора 5, кроме того, уменьшает скорость выхода пылегаэового потока из жаровой трубы 4 в топочное пространство, что улучшает условия воспламенения и горения пыли в топочной камере. Установка рассекателя 8 на выходе жаровой трубы 4 обеспечивает веерную раздачу пылегазовой смеси при ее выходе через амбразуру 37 в топочное пространство, где она перемешивается со вторичным воздухом, подаваемым по кольцевым каналам 1 через завихривающие лопаточные направляющие аппараты 35. Такая раздача пылегазовой смеси способствует организации подсоса горячих топочных газов к корню факела по его оси, что дополнительно улучшает воспламенение и горение пыли в топочной камере. Для предотвращения обгорания выходного конца диффузора 5 жаровой трубы 4 под воздействием топочного излучения к диффузору 5 примыкает цилиндрическая обечайка 6, свободный торец которой утоплен в амбразуре 37. Предотвращение обгорания и зашлаковки рассекателя 8 обеспечивается его охлаждением и устранением непосредственного контакта с подсасываемыми горячими топочными газами путем пропуска небольшой части пылегазового потока через сквозные продольные каналы 9. Для зашиты стенок камеры 2 сгорания от высокотемпературного воздействия продуктов сгорания вспомогательного топлива часть подаваемого в камеру 2 воздуха направляют в кольцевой зазор 23 в месте телескопического сочленения ее входного участка 20,22 с остальной частью камеры 2. Поступление воздуха в этот зазор оптимизируют с помощью регулятора расхода (фиг.6-8). Кроме того, с наружной стороны производят дополнительное охлаждение стенок камеры 2 сгорания с помощью охлаждающей рубашки 15. Эффективное охлаждение жаровой трубы 4 по всей длине достигается при телескопическом варианте ее выполнения (фиг. 4,5). В качестве охлаждающего агента при этом может быть использован направляемый на внутреннюю поверхность телескопических участков 10 через кольцевой коллектор 12 и кольцевые зазоры 11 между смежными телескопическими участками 10 воздух, пар, рециркулирующие газы или их смесь. Возможность оптимизации процесса снижения образования оксидов азота при термической обработке пыли достигается подачей аналогичного газообразного агента в полый кожух 28, окружающий пылеподающий патрубок 3. Образуя кольцевую завесу вокруг выходящего из него пылегазового потока, указанный газообразный агент может существенно уменьшить образование отложений на стенках камеры 2 сгорания и жаровой трубы 4 в результате предотвращения выпадения на них топливной пыли. Кроме того, при этом повышается эффективность охлаждения конусного рассекателя 34 пылеподающего патрубка 3,в других вариантах выполнения горелки охлаждаемого только выходящим из него пылегазовым потоком. Оптимизация процесса снижения образования оксидов азота предполагается при использовании в качестве газообразного агента, подаваемого в кожух 28, водяного пара в результате снижения концентрации кислорода и возможного непосредственного тормозящего влияния водяного пара на образование оксидов азота. Установка радиальных перегородок 14 и 30 позволяет при необходимости увеличить скорость газового потока в соответствующих кольцевых зазорах (аналогичные перегородки могут быть установлены и в кольцевом зазоре 23 камеры 2 сгорания). При использовании пылевидного твердого топлива в качестве вспомогательного его поджигание и стабилизация горения могут быть осуществлены с помощью плазмотрона, резисторного электронагревателя или лазерного луча, что исключает необходимость подачи в одну горелку топлива различных видов (твердого, жидкого или газообразного). The process of burning pulverized solid fuel using the proposed burner and fuel preparation device is as follows. Dusty solid fuel at a high concentration in the transporting gaseous agent through the dust supply pipe 3 is fed to a thermal preparation device installed inside the burner, where the fuel dust is heated at a low oxygen stoichiometric coefficient (the ratio of the actual oxygen consumption to theoretically necessary for complete combustion) to partially pyrolyze to temperature, providing a decrease in the formation of fuel nitrogen oxides to an acceptable value. The heating is carried out by burning in the combustion chamber 2 an auxiliary gaseous, liquid or solid pulverized fuel. The drawing shows a variant of use as auxiliary gaseous fuel (natural gas), which is supplied to the combustion chamber 2 through the pipe 32 and the annular gas channel 33 of the gas manifold 31. The process of thermal preparation of fuel dust is implemented in the flame tube 4. The established size ratios of the combustion chamber 2 auxiliary fuel and flame tube 4, as well as the presence of the last diffuser 5 with the established aspect ratios, provide the maximum degree of combustion of auxiliary fuel in within the limits of the combustion chamber 2 and elimination of possible pulsations of the gas flow in the combustion chamber - flame tube system, which increases the reliability of the thermal preparation of the fuel and the burner as a whole. The presence of a diffuser 5, in addition, reduces the rate of exit of the dust-dust stream from the flame tube 4 into the combustion chamber, which improves the conditions of ignition and combustion of dust in the combustion chamber. The installation of the divider 8 at the exit of the flame tube 4 provides a fan distribution of the dust and gas mixture when it exits through the embrasure 37 into the combustion chamber, where it is mixed with secondary air supplied through the annular channels 1 through swirling blade guide devices 35. This distribution of the dust and gas mixture helps organize the suction of hot gas flue gases to the flame root along its axis, which further improves the ignition and combustion of dust in the combustion chamber. To prevent burning of the output end of the diffuser 5 of the flame tube 4 under the influence of the combustion radiation, a cylindrical shell 6 is adjacent to the diffuser 5, the free end of which is recessed in the embrasure 37. Prevention of burning and slagging of the divider 8 is ensured by its cooling and elimination of direct contact with suction hot flue gases by passing a small part of the dust and gas stream through the through longitudinal channels 9. For protection of the walls of the combustion chamber 2 from high-temperature exposure to of the auxiliary fuel combustion portions, part of the air supplied to the chamber 2 is sent to the annular gap 23 at the telescopic joint of its inlet section 20.22 with the rest of the chamber 2. The air intake in this gap is optimized using the flow regulator (Fig.6-8). In addition, from the outside, additional cooling of the walls of the combustion chamber 2 is carried out using a cooling jacket 15. Effective cooling of the flame tube 4 along its entire length is achieved with the telescopic version of its implementation (Fig. 4,5). In this case, as a cooling agent, air, steam, recirculating gases or their mixture directed to the inner surface of the telescopic sections 10 through the annular collector 12 and annular gaps 11 between adjacent telescopic sections 10 can be used. The possibility of optimizing the process of reducing the formation of nitrogen oxides during heat treatment of dust is achieved by supplying a similar gaseous agent to the hollow casing 28 surrounding the dust supply pipe 3. By forming an annular curtain around the outgoing dust and gas stream, this gaseous agent can significantly reduce the formation of deposits on the walls of the combustion chamber 2 and flame tube 4 as a result of preventing fuel dust from falling out on them. In addition, this increases the cooling efficiency of the cone divider 34 of the dust supply pipe 3, in other embodiments, the burner is cooled only by the dust and gas stream leaving it. Optimization of the process of reducing the formation of nitrogen oxides is assumed when using water vapor as the gaseous agent supplied to the casing 28 as a result of a decrease in the oxygen concentration and the possible direct inhibitory effect of water vapor on the formation of nitrogen oxides. The installation of radial partitions 14 and 30 allows, if necessary, to increase the gas flow rate in the respective annular gaps (similar partitions can be installed in the annular gap 23 of the combustion chamber 2). When using pulverized solid fuel as an auxiliary, its ignition and stabilization of combustion can be carried out using a plasma torch, a resistor electric heater, or a laser beam, which eliminates the need to supply various types of fuel (solid, liquid, or gaseous) to one burner.

После выхода обработанной пыли и продуктов пиролиза из амбразуры 37 в топочную камеру в процессе их сжигания может быть дополнительно осуществлено снижение образования оксидов азота. При этом по первому варианту обработанную пыль и продукты пиролиза смешивают при входе в топочную камеру с частью организованно подаваемого в нее воздуха в количестве, обеспечивающем создание зоны реакции со стехиометрическим коэффициентом воздуха в пределах α_в= 0,70-1,0 а остальную часть последнего вводят непосредственно за зоной реакции обработанной пыли и продуктов пиролиза с первоначально поданной частью воздуха. По второму варианту подвергнутое нагреву и пиролизу топливо смешивают при его входе в топочную камеру с частью организованно подаваемого в нее воздуха при стехиометрическом коэффициенте воздуха 1,0 < α_в< 1,15, за зоной реакции этой смеси в поток продуктов реакции вдувают дополнительное топливо в количестве, обеспечивающем создание зоны реакции со стехиометрическим коэффициентом воздуха в пределах α_в= 0,85-1,00, после чего продукты реакции смешивают с остальным организованно подаваемым в топку воздухом. Комплексное воздействие на пылевидное твердое топливо и продукты его термической обработки может существенно повысить эффективность снижения образования оксидов азота при сжигании пылевидного твердого топлива.After the treated dust and pyrolysis products exit from the embrasure 37 into the combustion chamber during their combustion, the formation of nitrogen oxides can be further reduced. Moreover, according to the first embodiment, the treated dust and pyrolysis products are mixed at the entrance to the combustion chamber with part of the air supplied to it in an amount that ensures the creation of a reaction zone with a stoichiometric coefficient of air in the range α _in = 0.70-1.0 and the rest of the latter injected directly behind the reaction zone of the treated dust and pyrolysis products with the initially supplied part of the air. According to the second variant, the fuel subjected to heating and pyrolysis is mixed at its entrance into the combustion chamber with part of the air supplied to it at a stoichiometric coefficient of air of 1.0 <α _at <1.15, after the reaction zone of this mixture, additional fuel is blown into the reaction product stream the amount that ensures the creation of a reaction zone with a stoichiometric coefficient of air in the range of α _in = 0.85-1.00, after which the reaction products are mixed with the rest of the air organized into the furnace. The complex effect on pulverized solid fuel and its heat-treated products can significantly increase the efficiency of reducing the formation of nitrogen oxides during the combustion of pulverized solid fuel.

Объединение нескольких жаровых труб 4 с одной камерой 2 сгорания в устройстве термической подготовки пылевидного твердого топлива (фиг.16) может оказаться целесообразным на мощных котлах при большом числе горелок. В этом случае продукты сгорания вспомогательного топлива из общей камеры 2 сгорания по нескольким отдельным газоходам 38 поступают в соответствующие жаровые трубы 4, куда через пылеподающие патрубки 3 подается на термообработку основное пылевидное топливо, поступающее затем в топочную камеру аналогично описанному выше. The combination of several flame tubes 4 with one combustion chamber 2 in a thermal preparation device for pulverized solid fuel (Fig. 16) may be appropriate for powerful boilers with a large number of burners. In this case, the products of combustion of auxiliary fuel from the common combustion chamber 2 through several separate gas ducts 38 enter the corresponding flame tubes 4, where the main pulverized fuel is fed through the dust supply pipes 3 for heat treatment, which then enters the combustion chamber as described above.

Источники информации
1. Патент РФ N 1114115, 5 F 23 K 1/00, 1983 (пп.3-6).Sources of information
1. RF patent N 1114115, 5 F 23 K 1/00, 1983 (claims 3-6).

2. Патент РФ N 2083848, 6 F 23 D 1/00, 1992 (пп.1,2). 2. RF patent N 2083848, 6 F 23 D 1/00, 1992 (claims 1.2).

3. Патент ФРГ N 3537388, 4 F 23 С 6/04, 1987 (пп.7-11,38). 3. The patent of Germany N 3537388, 4 F 23 C 6/04, 1987 (claims 7-11.38).

4. Патент РФ N 2071011, 6 F 23 D 1/00, 1994 (пп. 12-37). 4. RF patent N 2071011, 6 F 23 D 1/00, 1994 (paragraphs 12-37).

Claims

1. A method of reducing the formation of nitrogen oxides during the combustion of pulverized solid fuel, including its preliminary heating at a high concentration of dust in a transporting gas agent with partial pyrolysis at a low stoichiometric coefficient α _{02 of} oxygen and subsequent mixing of the treated dust and pyrolysis products in a combustion chamber with an organized feed air, characterized in that the concentration μ (kg dust / kg agent) of dust in the transporting agent is set within 1.0 ≤ μ <30.50 <μ ≤ 400.

2. A method of reducing the formation of nitrogen oxides during the combustion of pulverized solid fuel, including its preliminary heating at a high concentration of dust in a transporting gaseous agent with partial pyrolysis at a low stoichiometric coefficient α _{02 of} oxygen and subsequent mixing of the treated dust and pyrolysis products in a combustion chamber with an organized feed air, characterized in that the temperature t ( ^o C) of the dust heating is set in the range of 150 ≤ t <500, 800 <t ≤ 1000.

3. A method of reducing the formation of nitrogen oxides during the combustion of pulverized solid fuel, including its preliminary heating at a high concentration of dust in a transporting gaseous agent with partial pyrolysis at a low stoichiometric coefficient α _{02 of} oxygen and subsequent mixing of the treated dust and pyrolysis products in a combustion chamber with an organized feed it with air, characterized in that the coefficient α ₀₂ in the heating and pyrolysis zone (for the initial fuel) is maintained within 0.05 <α ₀₂ ≤0.20.
4. The method according to claim 3, characterized in that the reduction of the formation of nitrogen oxides is additionally carried out in the process of burning treated dust and pyrolysis products in the combustion chamber.

5. The method according to claim 4, characterized in that the treated dust and pyrolysis products are mixed at the entrance to the combustion chamber with part of the air supplied to it in an amount that ensures the creation of a reaction zone with a stoichiometric coefficient of air in the range α _in = 0.70- 1.0, and the rest of the latter is introduced immediately after the reaction zone of the treated dust and pyrolysis products with the initially supplied part of the air.

6. The method according to claim 4, characterized in that the pulverized solid fuel subjected to heating and partial pyrolysis is mixed at its entrance into the combustion chamber with part of the air supplied to it with a stoichiometric coefficient of air of 1.0 <α _at <1.15, for reaction zone of the mixture in an amount of auxiliary fuel is injected into the reaction product stream, providing the establishment of the reaction zone with a stoichiometric air factor in the range α = 0.85-1.00 _in, whereupon the reaction products were mixed with the rest of orderly supplied to the furnace in spirit.

7. A method of reducing the formation of nitrogen oxides during the combustion of pulverized solid fuel, including its preliminary heating at a high dust concentration in a transporting gaseous agent with partial pyrolysis at a low stoichiometric oxygen coefficient α ₀₂ and subsequent mixing of the treated dust and pyrolysis products in a combustion chamber with an organized supply of air, characterized in that as the transporting agent use water vapor or its mixture with another gaseous medium.

8. The method according to claim 7, characterized in that air is used as another gaseous medium.

9. The method according to claim 7, characterized in that recirculating flue gases are used as another gaseous medium.

10. A method of reducing the formation of nitrogen oxides during the combustion of pulverized solid fuel, including its preliminary heating by the combustion products of auxiliary pulverized solid fuel at a high dust concentration of the heated fuel in a transporting gaseous agent with partial pyrolysis at a low oxygen stoichiometric coefficient α ₀₂ and subsequent mixing of the treated dust and products pyrolysis in a combustion chamber with organized air supplied to it, characterized in that as an auxiliary The fuel used finer dust-heated fuel or fuel dust, a reaction compared with heating.

11. The method according to claim 10 with stabilization of the ignition of the auxiliary pulverized solid fuel using an igniting source, characterized in that a plasmatron or a resistor electric heater or a laser beam is used as the igniting source.

12. A burner for burning pulverized solid fuel, containing a channel system and at least one thermal preparation device for said fuel, made in the form of an auxiliary fuel combustion chamber with at least one dust-supply nozzle of the processed fuel introduced into it and connected to the exhaust end of the combustion chamber coaxially flame tube disposed in one of said channels, characterized in that the internal diameter d of the combustion chamber _kc average ratio of the length to the inner section _xm diameter d of the flame tube is d _kc / d _xm = 1.2 - 2.5, the ratio of the length L _kc combustion chamber to its inner diameter d _kc on average along the length of the cross section (L / d) _kc = 0.7 - 2 , 0, and the output end of the flame tube is made in the form of a diffuser.

13. A burner according to claim 12, characterized in that the ratio of the internal diameters of the outlet section of the diffuser and the flame tube of _differential d / d _xm = 1.20 - 2.00, and the inclination angle of the diffuser wall to the flame tube axis is γ = 10 - 20 ^o .

14. The burner according to item 12 or 13, characterized in that a cylindrical shell is attached to the output end of the diffuser.

15. The burner according to 14, characterized in that the ratio of the length of the shell to its inner diameter is (1 / d) _r = 0.3 - 0.6.

16. The burner according to any one of paragraphs.12 to 15, characterized in that between the flame tube and the inner wall of the channel in which it is located, at least one spacer support is attached to the flame tube or to the inner wall of the corresponding channel.

17. The burner according to any one of paragraphs.12-16, characterized in that a divider with at least one through longitudinal channel is installed coaxially at its output end inside the flame tube.

18. The burner according to claim 17, characterized in that the divider has the shape of a truncated cone with expansion in the direction of movement of the medium.

19. The burner according to claim 18, characterized in that the plane of the larger base of the truncated cone is aligned with the plane of the output section of the flame tube.

20. The burner according to any one of paragraphs.12-19, characterized in that the flame tube is made in the form of at least two telescopically articulated sections with annular gaps between adjacent sections and an increasing diameter of the sections in the direction of movement of the medium, and the burner is provided with at least one an annular manifold for supplying to said annular gaps a gaseous cooling medium.

21. The burner according to claim 20, characterized in that the ratio of the annular gap to the outer diameter of the inner pipe at the telescopic joint of the sections is (Δ / D _W ) _wt = 0.005 - 0.20.

22. The burner according to claim 20 or 21, characterized in that radial partitions are installed in the annular gap around the circumference, and the ratio of the thickness of the partition to the size of the annular gap is (b _p / Δ) _wt = 0.5 - 5.0.

23. The burner according to any one of paragraphs.12 to 22 with a cooling jacket surrounding the combustion chamber, provided with at least one coolant supply pipe, characterized in that the cooling jacket has an open inlet end located in the plane of the interface between the combustion chamber and the flame tube, and equipped with an annular collector, one of the ends of which is adjacent to the outside of the cooling jacket, the other to the outside of the flame tube, and the coolant supply pipes are connected to the specified collector.

24. The burner according to any one of paragraphs.12-23, with a combustion chamber, the inlet portion of which is made in the form of a truncated cone, opened in the direction of movement of the medium, and with a guide apparatus for supplying air, the output section of which is installed in the plane of the small base of the truncated cone, characterized in that the combustion chamber is made in the form of at least two telescopically articulated sections with annular gaps between adjacent sections and an increasing diameter of the sections in the direction of movement of the medium and provided with at least one ring collector for supplying cooling air to said annular gaps.

25. The burner according to paragraph 24, wherein the ratio of the annular gap to the outer diameter of the inner pipe at the telescopic joint of the sections is (Δ / D _W ) _ks = 0.005 - 0.20.

26. The burner according to paragraph 24 or 25, characterized in that as one of the telescopic sections there is an inlet section with a cylindrical shell adjacent to it, the ratio of the length of which to its outer diameter is (1 / D) _co = 0.05 - 0 ,5.

27. The burner according to any one of paragraphs.24 - 26, characterized in that the angle of inclination of the wall of the inlet conical section of the combustion chamber to its axis is δ = 30 - 55 ^o .

28. The burner according to any one of paragraphs.24 to 27, characterized in that in front of the first annular gap in the direction of the cooling air, an air flow regulator is installed through said gap.

29. The burner according to p. 28, characterized in that the air flow regulator is made in the form of two adjacent annular perforated plates, one of which is fixed stationary, and the second is made rotatable relative to the first plate.

30. The burner according to p. 28, characterized in that the flow controller is made in the form of free axial movement of the annular diaphragm with an outer diameter selected from the condition of sliding the diaphragm relative to the inner wall of the combustion chamber, and an inner diameter d _df , selected in the range D _on <d _DF ≤ (d _avg) _ky where d _na - diameter of the outer wall of the guide apparatus, (d _avg) _ky - average diameter of the entrance of the conical portion of the combustion chamber.

31. The burner according to any one of paragraphs.12 to 23, characterized in that the walls of the combustion chamber are made in the form of membrane surfaces from metal hollow cooled elements.

32. The burner according to claim 31, characterized in that at least a portion of the flame tube is additionally made in the form of membrane surfaces of metal hollow cooled elements.

33. The burner according to any one of paragraphs 12 to 32, characterized in that the dust supply pipe is provided with a hollow casing with a pipe for supplying a gaseous medium, and the output section of the casing along the medium is open and aligned with the plane of the output section of the dust supply pipe.

34. The burner according to claim 33, wherein the ratio of the annular gap between the casing and the dust supply pipe to the outer diameter of the latter is (Δ / D) _pp = 0.05 - 0.15.

35. The burner according to claim 33 or 34, characterized in that in the output part of the annular gap between the casing and the dust supply pipe, radial partitions are installed around the circumference, and the ratio of the thickness of the partition to the size of the annular gap is (b _p / Δ) _pp = 1 - 5 .

36. The burner according to any one of paragraphs.12 to 35, characterized in that the dust supply pipe is introduced into the combustion chamber through the side wall of its output part, and the output end of the pipe is oriented along the axis of the combustion chamber along the medium.

37. The burner according to clause 36, wherein the outlet end face of the dust supply pipe is aligned with the plane of the inlet section of the flame tube.

38. A device for thermal preparation of pulverized solid fuel before burning, containing an auxiliary fuel combustion chamber, at least one flame tube with at least one dust supply nozzle, the output end of which is installed in front of the corresponding flame tube, characterized in that each flame tube is spaced from the chamber combustion and connected to it by a separate gas duct.