RU2213907C1 - Method for stepwise burning of fuel in boiler with cooled combustion chambers and fire tubes - Google Patents

Method for stepwise burning of fuel in boiler with cooled combustion chambers and fire tubes Download PDF

Info

Publication number
RU2213907C1
RU2213907C1 RU2002120621/06A RU2002120621A RU2213907C1 RU 2213907 C1 RU2213907 C1 RU 2213907C1 RU 2002120621/06 A RU2002120621/06 A RU 2002120621/06A RU 2002120621 A RU2002120621 A RU 2002120621A RU 2213907 C1 RU2213907 C1 RU 2213907C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
combustion
fuel
fire tubes
boiler
Prior art date
Application number
RU2002120621/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
М.П. Сухарев
В.В. Осинцев
Г.Ф. Кузнецов
Original Assignee
Южно-Уральский государственный университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Южно-Уральский государственный университет filed Critical Южно-Уральский государственный университет
Priority to RU2002120621/06A priority Critical patent/RU2213907C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2213907C1 publication Critical patent/RU2213907C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: furnace equipment, applicable in heating, heat cumulative and steam power systems. SUBSTANCE: the method of stepwise burning of fuel in a boiler with cooled combustion chambers and fire tubes is perfected by its exothermic interaction with oxygen of the primary portion of air in the combustion chamber, final oxidation of the formed products of incomplete combustion by the jets of the secondary portion of air in the exhaust port of the combustion chamber and cooling of flue gases in the system of water-cooled fire tubes. The process of the exothermic reacting is accomplished in the fire tubes, and the air jets with oxygen for the process of the secondary thermal reactions are introduced tangentially to the circumference in the center of the inlet section of the system of fire tubes. EFFECT: enhanced efficiency of water heating and steam generation at a low exhaust of nitrogen oxides into the atmosphere. 5 dwg

Description

Изобретение относится к топочной технике и может быть использовано в котлах с дымогарными трубами для высокоэффективного нагрева воды и выработки пара при низком выходе в атмосферу оксидов азота. The invention relates to a furnace technique and can be used in boilers with smoke tubes for highly efficient heating of water and steam production with a low exit to the atmosphere of nitrogen oxides.

Известен способ сжигания топлива в котле с камерой сгорания и охлаждения дымовых газов в дымогарных трубах (см. кн. К.Ф. Роддатис, Э.И. Ромм, Н.А. Семененко и др. Котельные установки. Т. 2. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1946, с. 9-19, фиг. 5, 9). Тепло сжигаемого топлива передается воде в дымогарных трубах для ее нагрева. Недостаток способа - большая степень недожога, потерь тепла и значительный выход оксидов азота в атмосферу. A known method of burning fuel in a boiler with a combustion chamber and cooling flue gases in smoke tubes (see book. K.F. Roddatis, E.I. Romm, N.A. Semenenko, etc. Boiler installations. T. 2. - M .-L.: Gosenergoizdat, 1946, p. 9-19, Fig. 5, 9). The heat of the fuel burned is transferred to the water in the chimneys to heat it. The disadvantage of this method is a large degree of underburning, heat loss and a significant release of nitrogen oxides into the atmosphere.

Известен способ ступенчатого сжигания топлива в котле с охлаждаемой камерой сгорания путем экзотермического взаимодействия с кислородом первичной порции воздуха в камере сгорания с охлаждаемыми настенными экранами и последующего доокисления образующихся продуктов неполного сгорания потоками вторичного воздуха (журнал "Электрические станции", 11, 1991 г., Осинцев В. В. , Джундубаев А. К., Гигин В.Я., др. Перевод котла БКЗ-220 на технологию ступенчатого сжигания топлива. С. 17-22). Способ обеспечивает более высокую степень выгорания топлива и снижение потерь тепла и концентрации оксидов азота в отводимых продуктах сгорания. Однако он не дает эффекта на котлах с дымогарными трубами. There is a method of staged combustion of fuel in a boiler with a cooled combustion chamber by exothermic interaction with oxygen of a primary portion of air in a combustion chamber with cooled wall screens and subsequent oxidation of the resulting products of incomplete combustion with secondary air flows (journal "Electric stations", 11, 1991, Osintsev V.V., Dzhundubaev A.K., Gigin V.Ya., et al. Transfer of the BKZ-220 boiler to the technology of stepwise combustion of fuel. P. 17-22). The method provides a higher degree of fuel burnout and a reduction in heat loss and the concentration of nitrogen oxides in the exhaust products of combustion. However, it does not give effect on boilers with smoke tubes.

Известен способ ступенчатого сжигания топлива в котле с охлаждаемой камерой сгорания путем экзотермического взаимодействия с кислородом первичной порции воздуха в камере сгорания и последующим доокислением образующихся продуктов сгорания вторичным воздухом, вводимым параллельными струями в виде воздушной завесы продуктам сгорания, покидающим топку через выходное окно (см. авторское свидетельство СССР 1627781, МПК Р 23 С 11/01; опубл. В БИ 6, 1991). Воздушная завеса при реализации известного способа в отсутствие дымогарной секции повышает эффективность процесса сжигания. Недостаток способа - высокая неравномерность протекания вторичных экзотермических реакций в сечении выходного окна, влекущая перегревы и разрывы дымогарных труб, а также высокие потери тепла, недожог топлива и выход оксидов азота - проявляется при подключении дымогарной секции к выходящему окну камеры сгорания. There is a method of stepwise combustion of fuel in a boiler with a cooled combustion chamber by exothermic interaction with oxygen of a primary portion of air in the combustion chamber and subsequent reoxidation of the resulting combustion products with secondary air introduced by parallel jets in the form of an air curtain to the combustion products leaving the furnace through the exit window (see author USSR certificate 1627781, IPC R 23 C 11/01; published in BI 6, 1991). The air curtain when implementing the known method in the absence of a smoke section increases the efficiency of the combustion process. The disadvantage of this method is the high unevenness of the occurrence of secondary exothermic reactions in the cross section of the exit window, which leads to overheating and ruptures of smoke tubes, as well as high heat losses, underburning of fuel and the output of nitrogen oxides - is manifested when the smoke section is connected to the exit window of the combustion chamber.

В задачу настоящего изобретения входит снижение недожога, потерь тепла и выхода оксидов азота в атмосферу с продуктами сгорания, покидающими котел с охлажденными камерой сгорания и дымогарными трубами. The objective of the present invention is to reduce the underburning, heat loss and the release of nitrogen oxides into the atmosphere with combustion products leaving the boiler with a cooled combustion chamber and smoke tubes.

Для этого при ступенчатом сжигании топлива в котле с охлаждаемыми камерой сгорания и дымогарными трубами путем экзотермического взаимодействия с кислородом первичной порции воздуха в камере сгорания, доокисления образующихся продуктов неполного сгорания струями вторичной порции воздуха в выходном окне камеры сгорания и охлаждения дымовых газов в системе водоохлаждаемых отводящих дымогарных труб, согласно изобретению вторичное экзотермическое реагирование осуществляют в отводящих дымогарных трубах, а воздушные струи с кислородом для протекания вторичных реакций вводят тангенциально к окружности в центре входного сечения системы дымогарных труб. For this, during step-by-step burning of fuel in a boiler with a cooled combustion chamber and smoke pipes by exothermic interaction with oxygen of a primary portion of air in the combustion chamber, additional oxidation of the products of incomplete combustion with jets of a secondary portion of air in the exit window of the combustion chamber and cooling of flue gases in a water-cooled exhaust smoke system pipes, according to the invention, the secondary exothermic reaction is carried out in the exhaust smoke pipes, and air jets with oxygen for secondary reactions to occur, they are introduced tangentially to a circle in the center of the inlet section of the smoke pipe system.

Тангенциальный ввод струй вторичного воздуха обеспечивает равномерность поля концентраций реагирующей системы, однородность окисления продуктов неполного сгорания и снижение недожога топлива, а вторичное реагирование непосредственно в охлаждаемых дымогарных трубах увеличивает эффективность нагрева воды, снижает потери тепла и концентрацию оксидов азота в отводимых продуктах сгорания. The tangential injection of secondary air jets ensures uniformity of the concentration field of the reacting system, uniformity of oxidation of incomplete combustion products and reduction of fuel underburning, and secondary reaction directly in cooled smoke tubes increases the efficiency of water heating, reduces heat loss and the concentration of nitrogen oxides in the exhaust products of combustion.

На фиг.1-5 представлены установки, реализующие разработанный способ ступенчатого сжигания топлива. На фиг.1 - схема котла с боковым отводом дымовых газов через дымогарные трубы; на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1; на фиг.3 - схема котла с вертикальным отводом дымовых газов через дымогарные трубы; на фиг.4 - разрез Б-Б по фиг.3; на фиг.5 - разрез В-В по фиг.3. Figure 1-5 presents the installation that implements the developed method of stepwise combustion of fuel. Figure 1 - diagram of a boiler with lateral exhaust gas through smoke tubes; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a diagram of a boiler with a vertical exhaust gas through smoke tubes; figure 4 is a section bB in figure 3; figure 5 - section bb in figure 3.

Установка на фиг.1, 2 реализует предлагаемый способ при работе на твердом топливе: дровах и угле, содержит камеру сгорания 1 с охлаждаемыми водой экранами 2, систему подачи первичного воздуха с соплами 3, установленную в подовой части камеры 1, систему ввода топлива 4, систему тангенциального ввода вторичного воздуха с соплами 5, водоохлаждаемую секцию 6 с дымогарными трубами 7. Вывод охлажденных после секции 6 газов в атмосферу (или в дымовую трубу) - через патрубок 8. The installation in figures 1, 2 implements the proposed method when working on solid fuel: wood and coal, contains a combustion chamber 1 with water-cooled screens 2, a primary air supply system with nozzles 3 installed in the hearth of the chamber 1, a fuel input system 4, a system of tangential introduction of secondary air with nozzles 5, a water-cooled section 6 with smoke tubes 7. The outlet of gases cooled after section 6 into the atmosphere (or into the chimney) - through pipe 8.

Способ реализуется путем ввода топлива (угля, дров) через устройство 4 на дутьевую решетку с соплами первичного воздуха 3 и подачи под эту же решетку 3 первичной порции воздуха, которой достаточно только для частичного окисления с образованием продуктов неполного сгорания. Эти продукты по результатам экзотермического воздействия реагентов нагреваются и отдают часть своего тепла радиацией экранам 2, по которым подается вода. Нагретая в камере сгорания вода отводится в системы теплоснабжения, отопления на другие нужды. Зола через решетку 3 попадает в зольник, откуда периодически удаляется в процессе работы котла. Охлаждаемые в камере 1 продукты неполного сгорания направляются на вход в дымогарные трубы 7 (к выходному окну 9 камеры 1, куда подключена секция 6), туда же вводят вторичную порцию воздуха через тангенциальные сопла 5. Воздушные струи через сопла 5 вводят по касательной к окружности 11 в центре входного сечения 12 системы 6 дымогарных труб 7, совпадающего с выходным окном 9 камеры 1. В дымогарных трубах 7 продолжаются процессы горения и теплоотдачи от газов к воде. Дымовые газы из труб 7 попадают в сборный патрубок 8, откуда в дымовую трубу (не показана) либо напрямую в атмосферу через систему дополнительной очистки (не показана). Нагреваемая в секции 6 вода направляется на производственные или отопительные нужды. Тангенциальный ввод воздушных струй через сопла 5 обеспечивает высокую степень перемешивания продуктов неполного сгорания и окислителя, наиболее полное и глубокое протекание вторичных экзотермических реакций, а одновременное охлаждение реагентов позволяет снизить потери тепла с отводимыми продуктами сгорания. Ступенчатостью сжигания топлива и охлаждения продуктов сгорания достигается низкотемпературное протекание процесса горения и замедление процесса окисление азота воздуха и топлива с уменьшенным выходом концентрации оксидов азота в атмосферу. The method is implemented by introducing fuel (coal, firewood) through the device 4 to the blast grill with primary air nozzles 3 and supplying a primary portion of air under the same grill 3, which is sufficient only for partial oxidation with the formation of products of incomplete combustion. Based on the exothermic effects of the reagents, these products heat up and give part of their heat to the screens 2 through which water is supplied. Water heated in the combustion chamber is diverted to heat supply and heating systems for other needs. Ash through the grate 3 enters the ash pan, from where it is periodically removed during the operation of the boiler. The products of incomplete combustion, cooled in chamber 1, are directed to the entrance to the smoke tubes 7 (to the exit window 9 of chamber 1, where section 6 is connected), a secondary portion of air is introduced there through tangential nozzles 5. Air jets through nozzles 5 are introduced tangentially to circle 11 in the center of the inlet section 12 of the system 6 of the smoke pipes 7, which coincides with the exit window 9 of the chamber 1. In the smoke pipes 7, the combustion and heat transfer from gases to water continue. Flue gases from the pipes 7 fall into the collection pipe 8, from where to the chimney (not shown) or directly to the atmosphere through the after-treatment system (not shown). The water heated in section 6 is directed to production or heating needs. The tangential introduction of air jets through nozzles 5 provides a high degree of mixing of products of incomplete combustion and an oxidizing agent, the most complete and deep course of secondary exothermic reactions, and the simultaneous cooling of the reagents allows to reduce heat loss with the exhaust products of combustion. The stepwise combustion of the fuel and cooling of the combustion products achieves a low-temperature course of the combustion process and slows down the oxidation of nitrogen and air with a reduced output of the concentration of nitrogen oxides into the atmosphere.

На фиг.3, 4, 5 приведена схема установки для реализации способа при сжигании природного газа и вертикальном отводе дымовых газов. Здесь введены те же обозначения, что и на фиг. 1, 2. Газ через систему подачи топлива 4 (коллекторы с перфорацией) вводится в камеру 1, а первичный воздух подается туда же через систему подачи с соплами 3. Секция 6 с трубами 7 установлена вертикально, ее входное сечение 12 совмещено с выходным окном камеры 1. Figure 3, 4, 5 shows a diagram of an installation for implementing the method for the combustion of natural gas and the vertical exhaust of flue gases. The same notation is introduced here as in FIG. 1, 2. Gas through the fuel supply system 4 (perforated manifolds) is introduced into the chamber 1, and primary air is supplied there through the supply system with nozzles 3. Section 6 with pipes 7 is installed vertically, its inlet section 12 is aligned with the exit window of the chamber 1.

Реализация способа на установке по фиг.3, 4, 5 - аналогична приведенному выше описанию для установки по фиг.1, 2. The implementation of the method in the installation of figure 3, 4, 5 is similar to the above description for the installation of figure 1, 2.

Соотношение расходов первичного и вторичного воздуха, диаметра окружности 11, углов наклона, размеров и места установки в окне 9 сопл 5 может быть оптимизировано дополнительно по параметрам протекающих процессов и конечному результату (потерь тепла, концентрации оксидов азота, степени выгорания топлива) в процессе наладки. The ratio of primary and secondary air flow rates, circumference 11, inclination angles, sizes and installation location in nozzle window 9 of nozzle 5 can be further optimized by the parameters of the ongoing processes and the final result (heat loss, concentration of nitrogen oxides, degree of fuel burnout) during commissioning.

Форма камеры 1 и секции 6 с трубами 7 может быть круглой (на поясняющих чертежах не приводится). В качестве топливной системы 4 могут быть использованы форсунки для ввода жидкого распыленного топлива, тарелки для испарения капель, др. устройства. The shape of the chamber 1 and section 6 with pipes 7 may be round (not shown in the explanatory drawings). As the fuel system 4, nozzles for introducing liquid atomized fuel, plates for droplet evaporation, and other devices can be used.

Способ может применяться в котлах энергокомпаний, энергосистемах металлургии, стройпредприятий. The method can be used in boilers of energy companies, metallurgy energy systems, construction enterprises.

Claims (1)

Способ ступенчатого сжигания топлива в котле с охлаждаемыми камерой сгорания и дымогарными трубами путем его экзотермического взаимодействия с кислородом первичной порции воздуха в камере сгорания, доокисления образующихся продуктов неполного сгорания струями вторичной порции воздуха в выходном окне камеры сгорания и охлаждения дымовых газов в системе воздухоохлаждаемых отводящих дымогарных труб, отличающийся тем, что процесс вторичного экзотермического реагирования осуществляют в дымогарных трубах, а воздушные струи с кислородом для протекания вторичных реакций вводят тангенциально к окружности в центре входного сечения системы дымогарных труб. A method of stepwise combustion of fuel in a boiler with a cooled combustion chamber and smoke tubes by exothermally interacting with oxygen of a primary portion of air in a combustion chamber, further oxidizing the resulting products of incomplete combustion with jets of a secondary portion of air in the exit window of a combustion chamber and cooling flue gases in an air-cooled exhaust pipe system characterized in that the process of secondary exothermic reaction is carried out in smoke tubes, and air jets with oxygen m for the secondary reactions to be introduced tangentially to a circle in the center of the inlet section of the smoke pipe system.
RU2002120621/06A 2002-07-29 2002-07-29 Method for stepwise burning of fuel in boiler with cooled combustion chambers and fire tubes RU2213907C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002120621/06A RU2213907C1 (en) 2002-07-29 2002-07-29 Method for stepwise burning of fuel in boiler with cooled combustion chambers and fire tubes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002120621/06A RU2213907C1 (en) 2002-07-29 2002-07-29 Method for stepwise burning of fuel in boiler with cooled combustion chambers and fire tubes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2213907C1 true RU2213907C1 (en) 2003-10-10

Family

ID=31989354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002120621/06A RU2213907C1 (en) 2002-07-29 2002-07-29 Method for stepwise burning of fuel in boiler with cooled combustion chambers and fire tubes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2213907C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107270531A (en) * 2017-08-08 2017-10-20 赵治荣 Environment-protection boiler and heating equipment
RU2651393C2 (en) * 2016-09-12 2018-04-19 Вадим Сергеевич Рыжов Control device for thermal power of a solid fuel heater

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2651393C2 (en) * 2016-09-12 2018-04-19 Вадим Сергеевич Рыжов Control device for thermal power of a solid fuel heater
CN107270531A (en) * 2017-08-08 2017-10-20 赵治荣 Environment-protection boiler and heating equipment
CN107270531B (en) * 2017-08-08 2023-08-22 赵治荣 Environment-friendly boiler and heating equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN207635328U (en) A kind of low nitrogen combustion apparatus for flue gas recirculation
PL179614B1 (en) Improved method of and apparatus for combusting and using gaseous fuels
JPH07217820A (en) Method and equipment for supplying external combustion type prime mover facility with heat
CN104121581A (en) Efficient low-NOx tube type heating furnace low-concentration oxygen-enriched combustion system and combustor
CN104864392A (en) Total-oxygen coal powder MILD combustion method and device used by same
CN105042557B (en) Multi-return-stroke gas-steam boiler
US5553556A (en) Method for burning solid matter
CN112555828A (en) Hearth and combustor cooling type surface cold flame premixing gas boiler
RU2213907C1 (en) Method for stepwise burning of fuel in boiler with cooled combustion chambers and fire tubes
CN110030566B (en) Comprehensive treatment method for waste gas and waste water
RU2506495C1 (en) Device for combustion of fuels and heating of process media, and fuel combustion method
JP2013164226A (en) Waste material incinerator and waste material incinerating method
RU2635947C2 (en) Boiler and method of its operation
JP2005226970A (en) Fire grate type waste incinerator and its operation method
CN114623449A (en) Flameless combustion type organic solid waste harmless disposal device and system
CN2802286Y (en) Verticle boiler using water as fuel
CN203534218U (en) Recovery and utilization system for heat of flue gas discharged from normalizing treatment
CN110986059A (en) Multistage burning and large-treatment-capacity waste water incineration device
RU2378573C1 (en) Recuperative burner for gaseous fuel
KR20210154018A (en) High-efficiency and low-emission wood boiler combined with MILD combustion and latent heat recovery of flue gas
CN212029534U (en) Multistage burning and large-treatment-capacity waste water incineration device
CN216047734U (en) A direct combustion formula incineration boiler for chemical waste liquid handles
CN216897815U (en) Environment protection coal-fired high-temp. hot-blast stove
RU2825792C1 (en) Air heating device, method and system
CN104003385B (en) Slapple activating furnace cascaded utilization of energy energy saver and method application

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040730