RU218777U1 - Пылегазовая горелка с низкими выбросами оксидов азота - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к топливосжигающим установкам, сжигающим твердое и газообразное топливо, и может быть использована для снижения выбросов оксидов азота при сжигании топливного газа в пылегазовой горелке. Одним из путей снижения загрязнения атмосферы оксидами азота является перевод топливосжигающих установок с угля на природный газ. В мире, после широкого внедрения в энергетике в 1970-х годах природного газа, большое количество пылеугольных котлов были переведены на совместное сжигание угля и природного газа за счет замены угольных горелок на пылегазовые горелки. В результате организации сжигания угля и топливного газа в одной грелке часто приводит к тому, что выбросы оксидов азота при сжигании топливного газа значительно превышают нормативные значения, в некоторых случаях даже выше, чем при сжигании угля. Целью заявленной полезной модели является снижение выбросов оксидов азота при сжигании топливного газа в пылегазовой горелке. Предлагается выделить воздушные каналы для топливного газа из каналов пылегазовой горелки, разместить их коаксиально, подключить к отдельному воздушному подводу, отключаемому при работе горелки на топливном газе, или присоединить их к воздушному каналу пылегазовой горелки через соединительные воздушные каналы, перекрываемые шибером, а при переходе пылегазовой горелки на сжигание угля в эти каналы подают воздух, что обеспечивает охлаждение и защиту газовых сопел от заноса твердыми частицами из топки, подача воздуха по периметру пылеугольного факела обеспечивает ступенчатость сжигания угольной пыли. В выделенных воздушных каналах установлены газораздающие трубки, выводящие сопла в топку, струями топливного газа, вытекающего из сопел, эжектируют дымовые газы, топливный газ разбавляют дымовыми газами перед смешиванием его с воздушным потоком, выходящим из горелки, и воспламенением. В результате эжекции происходит снижение концентрации реагирующих веществ и температуры горения, что обеспечивает снижение образования оксидов азота. В результате внедрения полезной модели выбросы оксидов азота при сжигании топливного газа в пылегазовой горелке сокращаются более чем в два раза. При сжигании угольной пыли за счет подачи воздуха в воздушные каналы с газораздающими трубками происходит организация ступенчатого подвода воздуха к пылеугольному факелу, что сокращает выбросы оксидов азота на 20%. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Полезная модель относится к топливосжигающим установкам, сжигающим твердое и газообразное топливо, и может быть использована для снижения выбросов оксидов азота.

Одним из путей снижения загрязнения атмосферы оксидами азота является перевод топливосжигающих установок с угля на природный газ.

В России, после широкого внедрения в энергетике в 1970-х годах природного газа, большое количество пылеугольных котлов были переведены на совместное сжигание угля и природного газа, за счет замены угольных горелок на пылегазовые горелки. В соответствии с ОСТ 108.030.26-78 «Горелки вихревые пылеугольные, пылегазовые и компоновка их с топами. Методы расчета и проектирования», сопла подачи газообразного топлива размещают в воздушном канале. Требования к конструкции горелки, такие как скорости сред, параметр крутки и другое, для эффективного сжигания угольной пыли и газообразного топлива имеют различные значения. В результате организации сжигания угля и газообразного топлива в одной грелке часто приводит к тому, что выбросы оксидов азота при сжигании газообразного топлива значительно превышают нормативные значения, в некоторых случаях даже выше чем при сжигании угля: «Исследование котла БКЗ-220-100 на твердом топливе для разработки способов снижения выбросов оксидов азота» Григорьев Д.Р., Котлер В.Р., Кравец А.С. «Электрические станции» 2004. №12.

В Российских патентах (SU1562598 опубликовано 1990-05-07, RU2071012C1 опубликовано 1996-12-27, RU2210024 опубликовано 2003-08-10, RU151129U1 опубликовано 2015-03-20, RU2147708C1 опубликовано 2000-04-20) и зарубежных патентах (US5240410A опубликовано 1993-08-31, CN1020656C опубликовано 1996-03-05, US4836772 опубликовано 1989-06-06, US4915619 опубликовано 1990-04-10, AU727761B2 опубликовано 1996-05-30, EP0756134A1 опубликовано 1996-04-24, EP0836048A1 опубликовано 1996-10-08, US5823764 опубликовано 1998-10-20, US6951454 В2 опубликовано 2005-10-04) разработано большое количество пылегазовых горелок, но во всех случаях газообразное топливо подается в воздух, что приводит к повышенным выбросам оксидов азота при сжигании газообразного топлива.

Одним из эффективных способов снижения выбросов оксидов азота при сжигании газообразного топлива являются использование рециркуляции дымовых газов, что обеспечивает снижение температуры факела и снижение концентрации реагирующих веществ, определяющих образование оксидов азота.

В следующих изобретениях (US 5542840A опубликовано 1996-08-06, US 6773256B2 опубликовано 2004-08-10, RU 2426030C2 опубликовано 2011-08-10, US 5275552A опубликовано 1994-01-04, US 20080096146A1 опубликовано 2008-04-24, US 6007325A опубликовано 1999-12-28, US 7670135В1 опубликовано 2010-03-02, US 9593847В1 опубликовано 2017-03-14, US 9593848А1 опубликовано 2015-12-10, US 20150285491A1 опубликовано 2015-10-08, US 6875008 В1 опубликовано 2005-04-05, KR 101213883B1 опубликовано 2012-12-18) рециркуляция дымовых газов организовывается самими горелками без дополнительных систем подачи дымовых газов, включающих систему дымоходов и дымосос рециркуляции. В этих изобретениях используют принцип внутритопочной рециркуляции за счет впрыска газообразного топлива не в воздушный поток, а снаружи устья горелки. Дымовые газы эжектируются в зону горения, что обеспечивает сжигание разбавленного газообразного топлива и снижение образование оксидов азота.

Одним из эффективных способов снижения выбросов оксидов азота при сжигании угля является организация ступенчатого сжигания, основанного на организации ступенчатого подачи воздуха к факелу горелки. Эта технология организации ступенчатого сжигания представлена в различных патентах, отличающихся способом подачи воздуха в топку:

CN106287667A опубликовано 2017-01-04, DE102004059679B4 опубликовано 2005-12-22, CN107559822A опубликовано 2018-01-09, DE102004059888A1 опубликовано 2006-06-22.

Прототипом полезной модели является пылеугольная горелка, рассмотренная в ОСТ 108.030.26-78 «Горелки вихревые пылеугольные, пылегазовые и компоновка их с топами. Методы расчета и проектирования», 1979.

Техническим результатом полезной модели является снижение выбросов оксидов азота при сжигании газообразного топлива в пылегазовой горелке за счет выделения каналов для газообразного топлива в отдельные каналы, организации внутритопочной рециркуляции дымовых газов, при которой газообразное топливо разбавляется дымовыми газами перед тем, как оно вступает в реакцию с кислородом воздуха.

Технический результат достигается посредством пылегазовой горелки, содержащей центральный подвод воздуха, в котором расположен канал подачи угольной пыли, газораздающие трубки. Согласно заявленной полезной модели горелка содержит отдельный подвод воздуха, отдельные воздушные каналы, размещенные по периметру коаксиально каналу подачи угольной пыли, и присоединенные к отдельному подводу воздуха, газораздающие трубки установлены в отдельных воздушных каналах и снабжены соплами, расположенными в топке за пределами воздушного потока, выходящего из центрального подвода воздуха, каждый отдельный подвод воздуха снабжен шибером и выполнен с возможностью отключения при работе на газообразном топливе.

На фиг.1. изображена схема пылегазовой горелки при сжигании газообразного топлива. Пылегазовая горелка содержит центральный подвод воздуха 1, в котором расположен канал подачи угольной пыли 2, газораздающие трубки 3, установленные в отдельных воздушных каналах 4, размещенных по периметру коаксиально каналу подачи угольной пыли, и присоединенных к отдельному подводу воздуха 5 со своим воздушным шибером 6.

На фиг. 2 изображена схема пылегазовой горелки при сжигании газообразного топлива с закрытым шибером 6 (сжигание газообразного топлива с организацией внутритопочной рециркуляции).

На фиг. 3 изображена схема пылегазовой горелки при сжигании угольной пыли.

На фиг. 4 вид из топки на рассматриваемую пылегазовую горелку.

Работа пылегазовой горелки при сжигании газообразного топлива выглядит следующим образом: угольная пыль в горелку не подается, подается газообразное топливо, в начале набора нагрузки горелки шибер 6 открыт, воздух подается в воздушные каналы 4, после набора мощности топливосжигающей установки выше 20% и разогреве топки до достаточных температур для стабильного воспламенения, шибером 6 (фиг. 2) перекрывают доступ воздуха в воздушные каналы 4, в которых размещены газораздающие трубки 3.

Снижение выбросов оксидов азота при сжигании газообразного топлива в результате внедрения такого устройства, происходит за счет того, что струи газообразного топлива 7, вытекающее из сопел 8, эжектирует дымовые газы 9 (фиг. 2), разбавляется ими, новое подготовленное топливо 10 достигает воздушный поток 11, и процесс горения происходит с меньшими концентрациями реагирующих веществ и меньшими температурами, что обеспечивает снижение образования оксидов азота.

Работа пылегазовой горелки при сжигании угольной пыли изображена на фиг. 3: газообразное топливо не подаётся, в канал подачи угольной пыли подается угольная пыль, воздушный шибер 6 открыт, воздух из отдельного подвода воздуха 5 подается в отдельные воздушные каналы 4 для обеспечения обдува и охлаждения газовых сопел 8 струями воздуха 12. За счет организации ступенчатой подачи воздуха струями 12 к пылеугольному факелу 13, обеспечивается ступенчатое сжигание угольной пыли и снижение выбросов оксидов азота при сжигании угольной пыли.

В результате внедрения полезной модели выбросы оксидов азота при сжигании газообразного топлива в пылегазовой горелке сокращаются более чем в два раза за счет организации внутртитопочной рециркуляции дымовых газов. При сжигании угольной пыли выбросы оксидов азота сокращает на 20%. за счет организация ступенчатого подвода воздуха к пылеугольному факелу.

Claims (1)

1. Пылегазовая горелка, содержащая центральный подвод воздуха, в котором расположен канал подачи угольной пыли, газораздающие трубки, отличающаяся тем, что содержит отдельный подвод воздуха, отдельные воздушные каналы, размещенные по периметру коаксиально каналу подачи угольной пыли и присоединенные к отдельному подводу воздуха, газораздающие трубки установлены в отдельных воздушных каналах и снабжены соплами, расположенными в топке за пределами воздушного потока, выходящего из центрального подвода воздуха, каждый отдельный подвод воздуха снабжен шибером и выполнен с возможностью отключения при работе на газообразном топливе.

Images