RU2176360C1

RU2176360C1 - Fuel pulverizing system

Info

Publication number: RU2176360C1
Application number: RU2000111259/06A
Authority: RU
Inventors: В.А. Дубровский; Ю.В. Видин; И.С. Деринг; М.П. Федченко; Ж.Л. Евтихов
Original assignee: Красноярский государственный технический университет
Priority date: 2000-05-06
Filing date: 2000-05-06
Publication date: 2001-11-27

Abstract

FIELD: thermal engineering. SUBSTANCE: system has dust concentrator 6 whose concentrated- mixture outlet pipe 7 is connected to hollow vane 9 of swirler 10; vane 9 is brought into hollow insert 11; vanes 12 and 13 communicate with hot air and additional liquid or gaseous fuel line with ignition torch inserted in hollow insert 11 through vane 13. Additional fuel burning in hollow insert 11 during starting period of fuel pulverizing system initiates ignition of concentrated mixture entering hollow vane 9 as well as ignition of entire fuel-air mixture in burner 18 thereby preventing loss of flame at varying loads and improving fuel burn up conditions as upstream of burner 18 fuel is subjected to heat treatment while passing about hollow insert 11 and then partially burns out in the latter; after that it passes through flame again and enters hollow insert 11; both times it is treated with hot flue gases. EFFECT: facilitated starting of boiler furnace burners and improved stabilization of combustion. 3 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях для сжигания низкосортных и рядовых углей. The invention relates to a power system and can be used at thermal power plants for burning low-grade and ordinary coal.

Известна система пылеприготовления с прямым вдуванием топлива (Маслов В. Е. Пылеконцентраторы в топочной технике. М.: Энергия, 1977, с. 15, р. 1-2б), содержащая размольное устройство, соединенное на входе с топкой котла и бункером сырого угля, а на выходе - с пылеконцентратором, сбросная труба которого подсоединена к горелке. A known dust preparation system with direct injection of fuel (V. Maslov. Dust concentrators in combustion technology. M: Energia, 1977, p. 15, p. 1-2b), containing a grinding device connected at the inlet to the boiler furnace and the raw coal hopper , and at the exit - with a dust concentrator, the discharge pipe of which is connected to the burner.

Недостатком известной пылесистемы является трудность розжига горелки ввиду отсутствия в момент запуска горячих дымовых газов. A disadvantage of the known dust system is the difficulty of igniting the burner due to the absence of hot flue gases at the time of starting.

Известна система пылеприготовления с прямым вдуванием топлива (Маслов В. Е. Пылеконцентраторы в топочной технике. М.: Энергия, 1977, с.18, р. 1-3б), содержащая размольное устройство, соединенное на входе с топкой котла и бункером сырого угля, а на выходе - с пылеконцентратором, с патрубком отвода концентрированной смеси и сбросной трубой, подсоединенной к горелке. A known dust preparation system with direct injection of fuel (Maslov V.E. Dust concentrators in combustion technology. M: Energia, 1977, p.18, p. 1-3b), containing a grinding device connected at the inlet to the boiler furnace and the raw coal hopper and at the outlet - with a dust concentrator, with a branch pipe for the discharge of the concentrated mixture and a waste pipe connected to the burner.

Недостатком известной пылесистемы является трудность розжига топки ввиду отсутствия в начальный период горячих дымовых газов. A disadvantage of the known dust system is the difficulty of igniting the furnace due to the absence of hot flue gases in the initial period.

Известна пылесистема (авторское свидетельство СССР N 1760252, кл. F 23 К 1/00, 1990), содержащая размольное устройство, соединенное на входе с топкой котла и бункером сырого угля, а на выходе - с пылеконцентратором, имеющим патрубок концентрированной смеси, сбросную трубу, подключенную к горелке топки, завихритель с полой вставкой и обтекателем и полые лопатки, сообщающиеся с полостью полой вставки и заведенные внутрь полой вставки через корпус, при этом пылеконцентратор установлен соосно с горелкой, и воздушные сопла. A known dust system (USSR author's certificate N 1760252, class F 23 K 1/00, 1990), containing a grinding device connected at the inlet to the boiler furnace and the raw coal hopper, and at the outlet, to a dust concentrator having a concentrated mixture pipe, a waste pipe connected to the burner of the furnace, a swirl with a hollow insert and a cowl and hollow blades communicating with the cavity of the hollow insert and brought into the hollow insert through the housing, while the dust concentrator is installed coaxially with the burner, and air nozzles.

Недостатком известной пылесистемы является трудность розжига горелки ввиду отсутствия горячих дымовых газов в начальный период. A disadvantage of the known dust system is the difficulty of ignition of the burner due to the absence of hot flue gases in the initial period.

Задача изобретения - получение горячих дымовых газов в начальный период для розжига горелки и стабилизация горения при меняющихся нагрузках. The objective of the invention is the production of hot flue gases in the initial period for ignition of the burner and stabilization of combustion under varying loads.

Задача решается тем, что в пылесистеме, содержащей размольное устройство, соединенное на входе с топкой котла и бункером сырого угля, а на выходе - с пылеконцентратором, имеющим патрубок отвода концентрированной смеси, сбросную трубу, подключенную к горелке топки, соединенные с источником горячего воздуха, завихритель с полой вставкой, обтекателем и полыми лопатками, заведенными в полость полой вставки через корпус пылеконцентратора, установленного соосно с горелкой, согласно изобретению патрубок отвода концентрированной смеси подсоединен к одной из полых лопаток завихрителя, при этом две других подключены соотвественно к источнику горячего воздуха и дополнительному топливу. The problem is solved in that in a dust system containing a grinding device connected at the inlet to the boiler furnace and the raw coal hopper, and at the outlet, to a dust concentrator having a concentrated mixture outlet pipe, a waste pipe connected to the furnace burner connected to a hot air source, swirl with a hollow insert, a fairing and hollow blades, introduced into the cavity of the hollow insert through the housing of the dust concentrator, mounted coaxially with the burner, according to the invention, a branch pipe for withdrawing the concentrated mixture nen to one of the hollow vanes of the swirler, while the other two are connected respectively to a source of hot air and additional fuel.

Подсоединение патрубка отвода концентрированной смеси к одной из полых лопаток завихрителя с подключением двух других полых лопаток соответственно к источнику горячего воздуха и дополнительному топливу позволяет получить в полой вставке завихрителя горячие дымовые газы за счет горения дополнительного топлива, с помощью которых производится поджигание концентрированной смеси, подаваемой в эту же полую вставку через полую лопатку, и при загорании этой смеси произвести растопку всей горелки за счет поджога остальной аэросмеси. В качестве дополнительного топлива, используемого только для растопки горелки, может быть использовано жидкое или газообразное топливо или другой источник, воспламеняющий аэросмесь растопочной концентрации. При выходе на рабочий режим дополнительный источник теплоты отключается. The connection of the outlet pipe of the concentrated mixture to one of the hollow blades of the swirl with the connection of the other two hollow blades respectively to the source of hot air and additional fuel allows you to get hot flue gases in the hollow insert of the swirl due to the combustion of additional fuel, which ignites the concentrated mixture supplied to the same hollow insert through the hollow blade, and when this mixture is ignited, kindle the entire burner by burning the rest of the mixture. As additional fuel, used only for kindling the burner, liquid or gaseous fuel or another source that ignites the ignition mixture of the kind can be used. When entering the operating mode, the additional heat source is turned off.

Таким образом, организация в полой вставке завихрителя первичного воспламенения топлива за счет подачи в нее через полые лопатки горячего воздуха, растопочной концентрации пыли и запального дополнительного топлива позволяет инициировать воспламенение пыли и с помощью его поджечь всю аэросмесь, поступающую в горелку топки котла. Это облегчает растопку котла и стабилизирует горение, так как источник воспламенения находится перед горелкой, и в случае обрыва факела факел вновь воспламеняется за счет этого источника, который может работать без дополнительного топлива, так как полая вставка раскаляется. Thus, the organization in the hollow insert of the swirl of primary ignition of the fuel due to the supply of hot air through it, through the hollow blades, the kindling concentration of dust and the ignition auxiliary fuel, makes it possible to initiate dust ignition and to use it to ignite the entire air mixture entering the boiler burner. This facilitates the kindling of the boiler and stabilizes combustion, since the ignition source is in front of the burner, and in case of a torch break, the torch is again ignited by this source, which can work without additional fuel, since the hollow insert is heated.

На чертежах изображена описываемая пылесистема, где фиг. 1 - продольный разрез; фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 1. The drawings depict the described dust system, where FIG. 1 - longitudinal section; FIG. 2 is a section along AA in FIG. 1; FIG. 3 is a section along BB in FIG. 1.

Пылесистема содержит размольное устройство 1, соединенное на входе газозаборной шахтой 2 с топкой 3 котла и бункером сырого угля 4 через питатель 5, а на выходе - с пылеконцентратором 6, патрубок 7 отвода концентрированной смеси которого через перепускную трубу 8 подсоединен к полой лопатке 9 завихрителя 10, заведенной через корпус пылеконцентратора 6 внутрь полой вставки 11 завихрителя 10, при этом две других полых лопатки 12 и 13 подсоединены соответственно к линии 14 горячего воздуха и магистрали 15 дополнительного топлива (жидкого или газообразного). Полая вставка 11 завихрителя 10 имеет обтекатель 16, а сбросная труба 17 пылеконцентратора 6 подключена к горелке 18 топки 3. Горелка 18 имеет сопла 19 вторичного воздуха, а между размольным устройством 1 и пылеконцентратором 6 может быть установлена гребенка пыледелителя 20 для разводки аэросмеси по ярусам горелок топки 3. Полая вставка 11 выполнена из жаропрочной стали, а через полую лопатку 13 внутрь полой вставки 11 заведен электрозапальник 21. Диаметр полой вставки 11 меньше диаметра сбросной трубы 17. Пылеконцентратор 6 установлен соосно горелке 18; 22 - обтекатели лопаток. The dust system contains a grinding device 1, connected at the inlet of the gas intake shaft 2 with the boiler furnace 3 and the raw coal hopper 4 through the feeder 5, and at the outlet, with the dust concentrator 6, the concentrated mixture outlet 7 through the bypass pipe 8 is connected to the hollow blade 9 of the swirler 10 inserted through the housing of the dust concentrator 6 into the hollow insert 11 of the swirler 10, while two other hollow blades 12 and 13 are connected respectively to the hot air line 14 and the additional fuel line 15 (liquid or gaseous go). The hollow insert 11 of the swirler 10 has a fairing 16, and the discharge pipe 17 of the dust concentrator 6 is connected to the burner 18 of the furnace 3. The burner 18 has nozzles 19 of secondary air, and between the grinding device 1 and the dust concentrator 6 a dust collector comb 20 can be installed for distributing the air mixture over the tiers of the burners furnaces 3. Hollow insert 11 is made of heat-resistant steel, and an electric igniter 21 is introduced through the hollow blade 13 into the hollow insert 11. The diameter of the hollow insert 11 is less than the diameter of the discharge pipe 17. The dust concentrator 6 is installed coaxially with the burner 18; 22 - fairings of the blades.

Пылесистема работает следующим образом. The dust system operates as follows.

Включается подача воздуха по линии 14 через полую лопатку 12 в полую вставку 11 пылеконцентратора 6, включается подача дополнительного топлива по магистрали 15 через полую лопатку 13 в полую вставку 11 и включается электрозапальник 21, поджигающий дополнительное топливо в полой вставке 11. После загорания дополнительного топлива (жидкого или газообразного) полая вставка 11 прогревается и включается размольное устройство 1 на небольшую пусковую мощность с включением питателя 5 сырого угля, поступающего из бункера 4. Топливо измельчается в размольном устройстве 1 и поступает через пыледелитель 20 в пылеконцентратор 6, где под действием завихрителя 10 аэросмесь расслаивается и обогащенный пылью поток через патрубок 7 отвода концентрированной смеси и перепускную трубу 8 поступает в полую лопатку 9 завихрителя 10 и далее в полую вставку 11, где воспламеняется от факела дополнительного топлива и воспламеняет всю аэросмесь по выходе из полой вставки 11, которая поступает через сбросную трубу 17 пылеконцентратора 6 на горелку 18 топки 3, где под струями вторичного воздуха, выходящего из сопел 19, догорает. При выходе на рабочий режим магистраль 15 дополнительного топлива перекрывается и горение в полой вставке 11 осуществляется за счет раскаленной поверхности полой вставки 11. При обрыве факела в горелке 18 при меняющихся нагрузках он снова зажигается от факела, выходящего из полой вставки 11, что стабилизирует воспламенение и горение. Кроме того, за счет тепла, выделяющегося из полой вставки 11, происходит дополнительная сушка топлива, поступающего через патрубок 7 отвода концентрированной смеси в полую вставку 11, а также поступающего на горелку 18. Предварительная термоподготовка топлива помогает его быстрому воспламенению как в полой вставке 11, так и в горелке 18. Обтекатель 16 способствует воспламенению топлива в полой вставке 11, так как горение топлива происходит в аэродинамической тени и исключает обрыв первичного факела во вставке 11. От факела полой вставки 11 прогревается также и сбросная труба 17, что способствует термоподготовке топлива, проходящего сквозь трубу 17. При выходе на рабочий режим дымовые газы в размольное устройство поступают по газозаборной шахте 2 из топки 3. Turns on the air supply through line 14 through the hollow blade 12 to the hollow insert 11 of the dust concentrator 6, turns on the supply of additional fuel through the line 15 through the hollow blade 13 to the hollow insert 11 and turns on the electric igniter 21, which sets fire to the additional fuel in the hollow insert 11. After the additional fuel is ignited ( liquid or gaseous) hollow insert 11 warms up and the grinding device 1 is turned on for a small starting power with the raw coal feeder 5 coming from the hopper 4. The fuel is crushed into a grinding ohm device 1 and enters through a dust separator 20 into a dust concentrator 6, where, under the action of a swirler 10, the air mixture delaminates and the dust-enriched flow through a nozzle 7 for withdrawing a concentrated mixture and a bypass pipe 8 enters the hollow blade 9 of the swirl 10 and then into the hollow insert 11, where it ignites from additional fuel flame and ignites the entire air mixture at the exit of the hollow insert 11, which enters through the exhaust pipe 17 of the dust concentrator 6 to the burner 18 of the furnace 3, where, under the jets of secondary air leaving the nozzles 19, is burning. Upon entering the operating mode, the auxiliary fuel line 15 is closed and combustion in the hollow insert 11 is due to the hot surface of the hollow insert 11. When the torch breaks in the burner 18 under varying loads, it again ignites from the torch exiting the hollow insert 11, which stabilizes the ignition and combustion. In addition, due to the heat generated from the hollow insert 11, the fuel is additionally dried, which enters through the nozzle 7 of the concentrated mixture to the hollow insert 11, and also enters the burner 18. Preliminary heat treatment of the fuel helps its quick ignition as in the hollow insert 11, so in the burner 18. The fairing 16 contributes to the ignition of the fuel in the hollow insert 11, since the combustion of fuel occurs in an aerodynamic shadow and eliminates the breakage of the primary flame in the insert 11. From the torch of the hollow insert 11 heating etsya also a relief pipe 17, which contributes to a thermal treatment of fuel flowing through the outlet pipe 17. When the working mode in the flue gases received by beater gazozabornoy shaft 2 from the burner 3.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет в начальный период растопки обеспечить горячими дымовыми газами за счет сжигания дополнительного (жидкого или газообразного) топлива сушку поступающего из мельницы угля, что облегчает воспламенение его в горелке 18. Кроме того, предварительное зажигание пыли в полой вставке исключает обрыв факела при меняющихся нагрузках котла и стабилизирует горение. Thus, the proposed device allows in the initial period of kindling to provide hot flue gases by burning additional (liquid or gaseous) fuel drying of coal coming from the mill, which facilitates its ignition in the burner 18. In addition, preliminary ignition of dust in the hollow insert eliminates flame under varying boiler loads and stabilizes combustion.

Достоинством предлагаемой пылесистемы является также низкий выход окислов азота. Это обуславливается тем, что на выходе из горелки 18 организуется трехфакельная система: по центру сбросной трубы 17 выходит в горелку 18 воспламененная крупная пыль, вокруг нее горит слабозапыленный газ (восстановительная зона) и из сопел 19 подается вторичный воздух, что образует третий концентрический факел. Благодаря восстановительной зоне образующиеся в центральном факеле окислы азота восстанавливаются до молекулярного азота, это снижает выход окислов. The advantage of the proposed dust system is also a low yield of nitrogen oxides. This is due to the fact that at the outlet of the burner 18 a three-flare system is organized: in the center of the discharge pipe 17, ignited coarse dust enters the burner 18, slightly dusty gas burns around it (recovery zone) and secondary air is supplied from the nozzles 19, which forms a third concentric torch. Due to the reduction zone, nitrogen oxides formed in the central plume are reduced to molecular nitrogen, this reduces the yield of oxides.

Рециркуляция крупной пыли в пылеконцентраторе 6: крупная пыль проходит дважды полость пылеконцентратора, сначала обтекая полую вставку 11 снаружи, а затем проходя внутри ее, позволяет осуществить термоподготовку пыли перед горением в горелке 18, так как оба раза пыль проходит через высокотемпературную зону. Recycling of coarse dust in the dust concentrator 6: coarse dust passes twice through the cavity of the dust concentrator, first flowing around the hollow insert 11 from the outside, and then passing inside it, allows heat treatment of dust before burning in the burner 18, since both times the dust passes through the high temperature zone.

Технология изготовления полых лопаток завихрителя может быть упрощена, если полые лопатки будут изготавливаться из патрубков с хвостовыми клиновидными обтекателями 22, установленными между полой вставкой 11 и корпусом пылеконцентратора 6 в виде вставок, наклоненных под углом к набегающему потоку. The manufacturing technology of the hollow blades of the swirl can be simplified if the hollow blades are made of pipes with tail wedge-shaped fairings 22 installed between the hollow insert 11 and the housing of the dust concentrator 6 in the form of inserts inclined at an angle to the incoming flow.

Таким образом, предлагаемая пылесистема позволяет создать растопочную концентрацию пыли без специальных бункеров, перераспределить пыль, выходящую на горелку 18 так, что образуется трехфакельная система горения и организовать термоподготовку крупной пыли перед горением за счет ее двойного прохода через пылеконцентратор 6, в полой вставке 11 которого организовано воспламенение пыли для стабилизации основного факела в горелке 18 на период растопки и при меняющихся нагрузках котла. Thus, the proposed dust system allows you to create a kindling concentration of dust without special bins, redistribute the dust leaving the burner 18 so that a three-flare combustion system is formed and heat treatment of coarse dust before combustion is achieved due to its double passage through the dust concentrator 6, in which hollow insert 11 is organized ignition of dust to stabilize the main flame in the burner 18 for the period of kindling and with changing loads of the boiler.

Учитывая, что в настоящее время растопка на некоторых старых электростанциях производится дровами, которыми прогревается растопочный муфель, а при мазутной растопке требуется большой расход мазута, так как мазутные форсунки работают в течение нескольких часов всего периода растопки, предлагаемая пылесистема выгодно отличается от применяемых на станциях тем, что мазут используется только для прогрева полой вставки 11, используемой в качестве муфеля, при этом этот муфель не может быстро охладиться, так как закрыт обтекателем 16 и выполнен толстостенным. Это сокращает расход дорогостоящего мазута. Considering that at present some old power plants are kindled by firewood, with which the kindling muffle is heated, and heavy fuel oil is required for heavy fueling, since fuel oil nozzles work for several hours throughout the whole kindling period, the proposed dust system compares favorably with those used at the stations that fuel oil is used only for heating the hollow insert 11, used as a muffle, while this muffle cannot be cooled quickly, since it is closed by a cowling 16 and made thick-walled. This reduces the consumption of expensive fuel oil.

Другим достоинством является простота изготовления, так как полая вставка 11 приваривается к корпусу пылеконцентратора с помощью полых лопаток 12, которые могут быть выполнены из патрубков с хвостовыми обтекателями 22, что удешевляет конструкцию. Another advantage is the simplicity of manufacture, since the hollow insert 11 is welded to the housing of the dust concentrator using hollow blades 12, which can be made of pipes with tail fairings 22, which makes the design cheaper.

Таким образом, достигается не только решение задачи изобретения - получение горячих дымовых газов и стабилизация горения, но и дополнительный эффект - уменьшение расхода мазута при растопке и упрощение конструкции, что в целом ведет к снижению стоимости электроэнергии. Thus, it is achieved not only the solution of the problem of the invention - the production of hot flue gases and stabilization of combustion, but also an additional effect - reduction of fuel oil consumption during kindling and simplification of the design, which generally leads to lower electricity costs.

Claims

A dust system containing a grinding device connected at the inlet to the boiler furnace and the raw coal hopper, and at the exit to a dust concentrator having a concentrated mixture outlet pipe, an exhaust pipe connected to the furnace burner connected to a hot air source, a swirl with a hollow insert, a cowl and hollow blades, introduced into the cavity of the hollow insert through the housing of the dust concentrator, mounted coaxially with the burner, characterized in that the outlet pipe of the concentrated mixture of the dust concentrator is connected to the bottom of the hollow blades of the swirler through the bypass pipe, while the other two hollow blades are connected respectively to the hot air line and the auxiliary fuel line.