RU2306484C1

RU2306484C1 - Method of operation of multifunctional burner

Info

Publication number: RU2306484C1
Application number: RU2006121067/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Валентинович Осинцев (RU); Владимир Валентинович Осинцев; Геннадий Федорович Кузнецов (RU); Геннадий Федорович Кузнецов; Михаил Павлович Сухарев (RU); Михаил Павлович Сухарев; Геннадий Константинович Криницын (RU); Геннадий Константинович Криницын; Борис Александрович Мудрых (RU); Борис Александрович Мудрых; В чеслав Васильевич Стародубцев (RU); Вячеслав Васильевич Стародубцев; Константин Владимирович Осинцев (RU); Константин Владимирович Осинцев
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2007-09-20

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: method comprises preparing gas-air mixture in the supplying passage upstream of the opening by supplying air to the flow of gas from basic and auxiliary gas discharging nozzles, supplying gas-air and dust-air mixtures to the reaction space of the furnace through the vertical slot ports, and supplying afterburning air above and under the floor.

EFFECT: reduced contamination of furnace.

10 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на котлах, сжигающих пылеугольное и газообразное топлива.The invention relates to energy and can be used on boilers burning pulverized coal and gaseous fuels.

Известна многофункциональная горелка, содержащая раздельные подводящие каналы дожигающего воздуха, пылеуглевоздушной и газовоздушной смесей, амбразуру с окнами вывода реагентов в топку, подключенными к соответствующим подводящим каналам, причем в подводящем канале газовоздушной смеси установлены газовыпускные сопла, а на входе в канал закреплен патрубок подачи воздуха, окна вывода газовоздушной и пылевоздушной смесей выполнены в виде параллельных вертикально-щелевых конфузорных участков, а окна вывода дожигающего воздуха размещены над и под окном вывода пылеуглевоздушной смеси (см., например, патент РФ 2228491 от 15.04.2003 г., опубл. БИ №13 от 10.05.2004 г.). Недостаток устройства - повышенная активность загрязнения топки шлаковыми отложениями при совместном сжигании пыли с газом; в отдельных режимах повышена концентрация оксидов азота в отводимых продуктах сгорания.A multi-functional burner is known that contains separate supply channels of afterburning air, dust-carbon-air and gas-air mixtures, an embrasure with reagent outlet windows connected to the respective supply channels, moreover, gas outlet nozzles are installed in the gas-air supply channel, and an air supply pipe is fixed at the channel inlet, the exit windows of gas-air and dust-air mixtures are made in the form of parallel vertically slotted confuser sections, and the exit windows of the afterburning air are located above and below the exit window of the dust-and-air mixture (see, for example, RF patent 2228491 dated 04/15/2003, publ. BI No. 13 dated 05/10/2004). The disadvantage of this device is the increased activity of pollution of the furnace with slag deposits during the joint combustion of dust with gas; in certain modes, the concentration of nitrogen oxides in the exhaust products of combustion is increased.

Известен способ работы многофункциональной горелки путем подачи в топку по раздельным подводящим каналам через раздельные вертикально-щелевые окна амбразуры потоков газовоздушной и пылеуглевоздушной смесей и по раздельным подводящим каналам через раздельные окна над и под потоком пылеуглевоздушной смеси спутных потоков дожигающего воздуха, а также формирования структуры потока газовоздушной смеси в подводящем канале перед амбразурой спутным вводом в прямоточный поток воздуха газовых струй из газовыпускных сопл (см. патент РФ №2228491 от 15.04.2003 г., опубл. БИ №13 от 10.05.2004 г.). Недостаток способа, как и собственно горелки - повышенный уровень загрязнения топки и выхода оксидов азота в отмеченных выше режимах работы устройства.A known method of operation of a multifunctional burner by feeding into the furnace through separate supply channels through separate vertical slotted windows the embrasure of the flows of gas-air and dust-gas mixtures and through separate supply channels through separate windows above and below the dust-and-gas mixture flow of satellite flows of post-combustion air, as well as the formation of the structure of the gas-air flow mixtures in the feed channel in front of the embrasure by satellite injection of gas jets from exhaust nozzles into the direct-flow air stream (see RF patent No. 222849 1 dated April 15, 2003, published by BI No. 13 dated May 10, 2004). The disadvantage of this method, as well as the burner itself, is the increased level of pollution of the furnace and the output of nitrogen oxides in the above-mentioned modes of operation of the device.

Известен способ одновременного сжигания в топке угольной пыли и газа путем ввода через горелки пылеуглевоздушной смеси, воздуха и газовых струй, причем последних из основных и дополнительных подсветочных газовоздушных сопл (см., например, статью Шницер И.Н. "Исследование топочного процесса при сжигании непроектного антрацита отдельно и совместно с газом", в журнале "Теплоэнергетика", №1, 1988 г., с.16-22). Способ имеет тот же недостаток: повышенная активность процессов загрязнения топки и образование оксидов азота в отдельных режимах работы горелки.There is a method of simultaneous combustion of coal dust and gas in a furnace by injecting a dust-and-air mixture, air and gas jets through the burners, the latter of the main and additional backlight gas-air nozzles (see, for example, the article by IN Shnitser “Investigation of the furnace process during non-project combustion anthracite separately and together with gas ", in the journal" Heat Power Engineering ", No. 1, 1988, p.16-22). The method has the same drawback: increased activity of the furnace fouling processes and the formation of nitrogen oxides in individual burner operating modes.

Задача изобретения - выделение режимов работы многофункциональной горелки с уменьшенной активностью загрязнения топки и образования оксидов азота.The objective of the invention is the selection of the operating modes of a multifunctional burner with reduced activity of fouling pollution and the formation of nitrogen oxides.

Для достижения поставленной задачи при осуществлении способа работы многофункциональной горелки путем подготовки газовоздушной смеси в подводящем канале перед амбразурой спутным вводом в прямоточный поток воздуха газовых струй из основных и подсветочных газовыпускных сопл, подачи в реакторную полость топки через индивидуальные вертикально-щелевые окна горелочной амбразуры прямоточных спутных потоков газовоздушной и пылеуглевоздушной смесей, а над и под потоком пылеуглевоздушной смеси дожигающих спутных потоков воздуха, согласно изобретению при одновременной подаче газа и угольной пыли газовоздушную смесь формируют газовыми струями из подсветочных газовыпускных сопл, поддерживая при этом массовый расход газа (0,01-0,15)G_н и скорость газовоздушного потока в амбразуре (0,4-1,5)W_п, при подаче одного газа газовоздушную смесь формируют газовыми струями из основных газовыпускных сопл, а массовый расход воздуха на дожигание во всех режимах сохраняют на уровне (0,05-0,4)G_в, где G_н - массовый расход газа, соответствующий номинальной тепловой нагрузке, кг/с; W_п - скорость пылеуглевоздушной смеси, м/с; G_в - общий массовый расход воздуха на горелку, кг/с.To achieve the task when implementing the method of operation of a multifunctional burner by preparing a gas-air mixture in front of an embrasure in the inlet channel by introducing gas jets from the main and backlight exhaust nozzles into a direct-flow air stream, feeding straight-through satellite flows through individual vertical slit windows of the burner embrasure of the burner embrasure gas and dust and coal mixtures, and above and below the flow of dust and coal mixture afterburning satellite air flows, according to of the invention, while supplying gas and coal dust, the gas-air mixture is formed by gas jets from the backlight gas nozzles, while maintaining the mass gas flow rate (0.01-0.15) G _n and the gas-air flow rate in the embrasure (0.4-1.5) W _p , when one gas is supplied, the gas-air mixture is formed by gas jets from the main gas outlet nozzles, and the mass air flow rate for afterburning in all modes is maintained at the level of (0.05-0.4) G _c , where G _n is the mass gas flow rate corresponding to rated heat load, kg / s; W _p - the velocity of the dust-and-air mixture, m / s; G _in - the total mass air flow to the burner, kg / s

Вводом в воздушный поток перед амбразурой подсветочных газовых струй с массовым расходом (0,01-0,15)G_н при скорости газовоздушного потока (0,4-1,5)W_п снижается загрязнение топки шлаковыми отложениями, а при массовых расходах воздуха на дожигание (0,05-0,4)G_в обеспечивается минимальный выход оксидов азота в продуктах сгорания как в режимах смешанного теплопотребления, так и в режимах сжигания одного газа.By introducing backlight gas jets with a mass flow rate (0.01-0.15) G _n into the air stream before the embrasure at a gas-air flow rate of (0.4-1.5) W _p , the furnace is contaminated with slag deposits, and at mass air flow rates the afterburning of (0.05-0.4) G _in provides the minimum yield of nitrogen oxides in the products of combustion both in mixed heat consumption modes and in single gas combustion modes.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема подготовки газовоздушной смеси в многофункциональной горелке перед амбразурой и одновременной подачи в реакторную полость топки газовоздушной и пылеуглевоздушной смесей через моносопловые вертикально-щелевые окна амбразуры; на фиг.2 - схема ввода пылеуглевоздушной смеси через вертикально-щелевое окно амбразуры и дожигающего воздуха через сопла над и под пылеуглевоздушным потоком в реакторную полость топки, разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - схема подготовки газовоздушной смеси в многофункциональной горелке перед амбразурой и ее подачи в реакторную полость топки через моносопловое вертикально-щелевое окно амбразуры, разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - схема подготовки газовоздушной смеси в многофункциональной горелке перед амбразурой и ее подачи в реакторную полость топки через моносопловое вертикально-щелевое окно амбразуры при реализации режимов сжигания одного газа; на фиг.5 - схема ввода дожигающего воздуха через сопла над и под вертикально-щелевым пылеугольным окном амбразуры, разрез В-В на фиг.4; на фиг.6 - схема подготовки газовоздушной смеси в многофункциональной горелке перед амбразурой и ее подачи в реакторную полость топки через моносопловое вертикально-щелевое окно амбразуры, разрез Г-Г по фиг.4; на фиг.7 - схема компоновки моносопловых вертикально-щелевых окон в амбразуре многофункциональной горелки для вывода в реакторную полость топки газовоздушной и пылеуглевоздушной смесей, а также окон для вывода дожигающего воздуха, вид Д по фиг.1, 4; на фиг.8 - схема подготовки газовоздушной смеси в многофункциональной горелке перед амбразурой и одновременной подачи в реакторную полость топки газовоздушной и пылеуглевоздушной смесей через двухсопловое и моносопловое окна соответственно; на фиг.9 - схема подготовки газовоздушной смеси в многофункциональной горелке перед амбразурой и ее подачи в реакторную полость топки через двухсопловое окно при реализации режимов сжигания одного газа; на фиг.10 - схема компоновки моносоплового и двухсоплового ветикально-щелевых окон в амбразуре многофункциональной горелки для вывода в реакторную полость топки соответственно пылеуглевоздушной и газовоздушной смесей, а также окон для вывода дожигающего воздуха, вид Е по фиг.8, 9.The essence of the invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a diagram of the preparation of a gas-air mixture in a multi-function burner in front of an embrasure and simultaneous supply of gas-air and dust-coal-air mixtures into a reactor cavity of a furnace through mono-nozzle vertical-slotted embrasure windows; figure 2 is a diagram of the input dust-air mixture through a vertical slit window of the embrasure and afterburning air through nozzles above and below the dust-air flow into the reactor cavity of the furnace, section AA in figure 1; figure 3 is a diagram of the preparation of the gas-air mixture in the multi-function burner in front of the embrasure and its supply to the reactor cavity of the furnace through a monosoop vertical slotted embrasure window, section BB in figure 1; figure 4 is a diagram of the preparation of the gas-air mixture in the multi-function burner in front of the embrasure and its supply to the reactor cavity of the furnace through a mono-nozzle vertical-slotted embrasure window during the implementation of the regimes of burning one gas; figure 5 is a diagram of the input of the afterburning air through the nozzle above and below the vertically slotted pulverized coal embrasure window, section BB in figure 4; in Fig.6 is a diagram of the preparation of the gas-air mixture in the multi-function burner in front of the embrasure and its supply to the reactor cavity of the furnace through a mono nozzle vertically slotted embrasure window, section G-G in Fig.4; Fig.7 is a diagram of the layout of mono-nozzle vertical slit windows in the embrasure of a multifunctional burner for outputting gas-air and dust-coal-air mixtures into the reactor cavity, as well as windows for outputting the afterburning air, view D of Figs. 1, 4; on Fig is a diagram of the preparation of the gas-air mixture in the multi-function burner in front of the embrasure and the simultaneous supply into the reactor cavity of the furnace of gas-air and dust-gas mixtures through the twin-nozzle and mono-nozzle windows, respectively; figure 9 is a diagram of the preparation of the gas-air mixture in the multi-function burner in front of the embrasure and its supply to the reactor cavity of the furnace through the two-nozzle window when implementing the regimes of burning one gas; figure 10 is a layout diagram of a mono-nozzle and a double nozzle vetiko-slotted windows in the embrasure of a multifunctional burner for output into the reactor cavity of the furnace, respectively, dust-carbon-air and gas-air mixtures, as well as windows for the output of the afterburning air, type E of Fig. 8, 9.

Способ работы многофункциональной горелки по фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 реализуется на котле, оснащенном топкой 1 с реакторной полостью 2 и стенами 3; на одной из стен 3 топки 1 установлена, по крайней мере, одна многофункциональная горелка 4 с амбразурой 5; в амбразуре 5 выполнены вертикально-щелевые окна 6, 7 для подачи в полость 2 топки 1 потоков 8, 9 газовоздушной и пылеуглевоздушной смесей, а над и под пылеуглевоздушным окном 7 установлены окна 10, 11 для подачи в полость 2 топки 1 потоков 12, 13 дожигающего воздуха; к окну 6 подключен подводящий канал 14 прямоточного потока воздуха 15; в канал 14 встроен газовыпускной узел 16 с основными газовыпускными соплами 17, из которых в прямоточный поток воздуха 15 спутно вводятся основные газовые струи 18; кроме того, в канале 14 установлен газовыпускной узел 19 с дополнительными подсветочными соплами 20, из которых в прямоточный поток воздуха 15 спутно вводятся дополнительные подсветочные газовые струи 21; к окну 7 подключен канал 22 для подачи из системы пылеприготовления пылеуглевоздушной смеси; к окнам 10, 11 для подачи дожигающего воздуха из системы нагнетания подключены воздушные каналы 23, 24. На фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 обозначены векторы скорости газовоздушного и пылеуглевоздушного потоков W_гв и W_п, м/с, а также дожигающего воздуха W_дв, м/с.The method of operation of the multi-function burner of FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 is implemented on a boiler equipped with a firebox 1 with a reactor cavity 2 and walls 3; at least one multifunctional burner 4 with embrasure 5 is installed on one of the walls 3 of the furnace 1; in the embrasure 5, vertical slotted windows 6, 7 are made for feeding flows 8, 9 of gas-air and dust-gas-air mixtures into the cavity 2 of the furnace 1, and windows 10, 11 for supplying flows 12, 13 to the cavity 2 of the firebox 1 are installed above and below the dust-air window 7 afterburning air; to the window 6 is connected to the inlet channel 14 direct-flow air flow 15; a gas outlet assembly 16 with main gas outlet nozzles 17 is integrated in the channel 14, of which the main gas jets 18 are introduced into the direct-flow air stream 15; in addition, a gas outlet unit 19 with additional illumination nozzles 20 is installed in the channel 14, from which additional illuminating gas jets 21 are introduced into the direct-flow air stream 15; a channel 22 is connected to the window 7 for supplying a dust-coal mixture from the dust preparation system; the air channels 23, 24 are connected to the windows 10, 11 for supplying the afterburning air from the injection system. FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 indicate the velocity vectors of gas-air and dust-gas-air flows W _gv and W _p , m / s, as well as afterburning air W _dv , m / s.

При реализации способа работы многофункциональной горелки 4 по фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 в реакторную полость 2 топки через подводящий канал 22 и амбразуру 5 подают пылеуглевоздушную смесь 9 (подготавливаемую в системе пылеприготовления котла, на фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 не показана) и газовоздушную смесь 8, подготавливаемую непосредственно в подводящем канале 14 той же горелки путем спутного ввода в прямоточный поток воздуха 15 основных 18 и подсветочных 21 газовых струй, истекающих из сопл 17 и 20 газовыпускных узлов 16 и 19 соответственно. К особенности способа работы многофункциональной горелки 4 относится разделение режимов подачи в реакторную зону 2 топки 1 топливных реагентов. При одновременном сжигании угольной пыли и газа, фиг.1, 2, 3, 7, в работу включают газовыпускной узел 19 с дополнительными подсветочными соплами 20. Формируемая газовоздушная смесь 8 из прямоточного потока воздуха 15 и газовых струй 21 вводится в реакторную зону 2 топки 1 через вертикально-щелевое окно 6 амбразуры 5 спутно потоку пылеуглевоздушной смеси, вводимому через канал 22 и вертикально-щелевое окно 7 той же амбразуры 5. Из вентиляционной системы котла по каналам 23, 24 через окна 10, 11 над и под потоком пылеуглевоздушной смеси 9 в реакторную полость 2 топки 1 вводят спутные дожигающие потоки воздуха 12, 13. При совместном сжигании газа и угольной пыли поддерживают массовый расход газа (0,01-0,15)G_н и скорость газовоздушного потока 8 в амбразуре 5 (0,4-1,5)W_п, a суммарный массовый расход воздуха на дожигание в потоках 12, 13 составляет (0,05-0,4)G_в, где G_н - массовый расход газа, соответствующий номинальной тепловой нагрузке горелки, кг/с; W_п - скорость пылеуглевоздушного потока, м/с; G_в - общий массовый расход воздуха на горелку, кг/с. При подаче в зону 2 топки 1 только газа с воздухом, фиг.4, 5, 6, 7, газовоздушную смесь 8 в канале 14 горелки 4 формируют основными газовыми струями 18, истекающими спутно в прямоточный поток воздуха 15 из сопл 17 основного газораздаточного узла 16 (подсветочный узел 19 с соплами 20 отключен). Газовоздушную смесь 8 вводят в реакторную полость 2 топки 1 через вертикально-щелевое окно 6 амбразуры 5. Из вентиляционной системы котла (не показана) по каналам 23, 24 через окна 10, 11 в реакторную полость 2 топки 1 вводят спутные дожигающие потоки воздуха 12, 13. При этом массовый расход газа составляет от ~0,4G_н (минимально допустимый по условиям нормальной циркуляции воды и пара в котле) до 1,0G_н, а суммарный массовый расход дожигающего воздуха в потоках 12, 13 составляет (0,05-0,4)G_в, где G_н - массовый расход газа, соответствующий номинальной тепловой нагрузке горелки, кг/с; G_в - общий массовый расход воздуха на горелку, кг/с.When implementing the method of operation of the multi-function burner 4 of FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, a dust and coal mixture 9 (prepared in the boiler dust preparation system, in FIG. 1, is fed into the reactor cavity 2 of the furnace through the inlet channel 22 and the embrasure 5 , 2, 3, 4, 5, 6, 7) and gas-air mixture 8, prepared directly in the inlet channel 14 of the same burner by means of satellite input into the direct-flow air stream 15 of the main 18 and backlight 21 gas jets flowing from the nozzles 17 and 20 gas outlets 16 and 19, respectively. The features of the method of operation of the multi-function burner 4 include the separation of the feed modes into the reactor zone 2 of the furnace 1 of fuel reagents. With the simultaneous combustion of coal dust and gas, FIGS. 1, 2, 3, 7, the gas outlet assembly 19 with additional illumination nozzles 20 is turned on. The air-gas mixture 8 formed from the direct-flow air stream 15 and gas jets 21 is introduced into the reactor zone 2 of the furnace 1 through the vertical slit window 6 of the embrasure 5, in a stream of the dust and gas mixture introduced through channel 22 and the vertical slit window 7 of the same embrasure 5. From the ventilation system of the boiler through channels 23, 24 through the windows 10, 11 above and below the flow of the dust and gas mixture 9 into reactor cavity 2 the furnaces 1 introduce satellite afterburning air flows 12, 13. When the gas and coal dust are co-fired, the mass gas flow rate (0.01-0.15) G _n and the gas-air flow rate 8 in the embrasure 5 (0.4-1.5) are maintained W _p , a total mass flow rate of air for afterburning in streams 12, 13 is (0.05-0.4) G _in , where G _n is the mass flow rate of gas corresponding to the rated heat load of the burner, kg / s; W _p - dust and air flow rate, m / s; G _in - the total mass air flow to the burner, kg / s When only gas with air is supplied to zone 2 of the furnace 1, FIGS. 4, 5, 6, 7, the gas-air mixture 8 in the channel 14 of the burner 4 is formed by the main gas jets 18, which flow out in a straight-through air stream 15 from the nozzles 17 of the main gas distribution unit 16 (backlight unit 19 with nozzles 20 is turned off). The gas-air mixture 8 is introduced into the reactor cavity 2 of the furnace 1 through the vertical slit window 6 of the embrasure 5. From the ventilation system of the boiler (not shown), through the channels 10, 11 through the combustion chamber 2 of the furnace 1 enter the satellite afterburning air flow 12, 13. In this case, the mass flow rate of gas is from ~ 0.4G _n (the minimum allowable under the conditions of normal circulation of water and steam in the boiler) to 1.0G _n , and the total mass flow rate of afterburning air in flows 12, 13 is (0.05- 0.4) G _in , where G _n - mass gas flow rate corresponding to the nominal heat load narrow burner, kg / s; G _in - the total mass air flow to the burner, kg / s

Способ может быть также реализован на котле, включающем топку 1 с реакторной полостью 2 и стенами 3, установленной на одной из стен 3, по крайней мере, одной многофункциональной горелкой 4 по фиг.8, 9. Амбразура 5 горелки 4 оснащена моносопловым окном 7 для вывода в реакторную полость 2 топки 1 пылеуглевоздушной смеси и двухсопловым узлом с вертикально-щелевыми окнами 25, 26 для вывода газовоздушной смеси; позиции 25, 26 здесь введены вместо позиции 6 по фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7; остальные обозначения - те же, что на фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.The method can also be implemented on a boiler, including a furnace 1 with a reactor cavity 2 and walls 3, mounted on one of the walls 3, at least one multi-function burner 4 of Figs. 8, 9. The embrasure 5 of the burner 4 is equipped with a mono-nozzle window 7 for output into the reactor cavity 2 furnaces 1 dust and coal mixture and a two-nozzle assembly with vertically slotted windows 25, 26 for output of the gas-air mixture; positions 25, 26 are introduced instead of position 6 in FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7; the remaining designations are the same as in FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

При реализации способа по фиг.8, 9, 10 используется та же технология подготовки газовоздушной смеси в канале 14 горелки 4 и ее ввода в реакторную полость 2 топки 1, что и по фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Особенностью способа, реализуемого по фиг.5, является двухпоточный вывод газовоздушной смеси 8 через вертикально-щелевые окна 25 и 26 амбразуры 5. При сжигании одного газа основные струи топлива 18 вводят спутно в прямоточный поток воздуха 15 в подводящем канале 14 через сопла 17 основного газовыпускного узла 16, а газовоздушную смесь 8 выводят в реакторную полость 2 топки 1 через вертикально-щелевое окно 26, примыкающее к пылевоздушному вертикально-щелевому окну 7. При совместном сжигании угольной пыли и газа последний вводят спутными струями 21 в прямоточный поток воздуха 15 в канале 14 через сопла 20 газовыпускного узла 19, а газовоздушную смесь выводят в реакторную полость 2 топки 1 через окно 25 амбразуры 5, наиболее удаленное от пылеуглевоздушного окна 7. При использовании устройства на фиг.8, 9, 10 в полном объеме сохраняются последовательность операций совместного и раздельного сжигания газа и угольной пыли, рабочие диапазоны расходов газа, дожигающего воздуха, скорости ввода топливовоздушных смесей в реакторную полость 2 топки 1, отраженные в описании работы многофункциональной горелки по фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.When implementing the method of FIGS. 8, 9, 10, the same technology is used for preparing the gas-air mixture in the channel 14 of the burner 4 and its introduction into the reactor cavity 2 of the furnace 1, as in FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. A feature of the method implemented in FIG. 5 is a dual-stream outlet of the gas-air mixture 8 through vertically slotted openings 25 and 26 of the embrasure 5. When burning one gas, the main fuel jets 18 are introduced in-line into the direct-flow air stream 15 in the inlet channel 14 through nozzles 17 the main gas outlet unit 16, and the gas-air mixture 8 is discharged into the reactor cavity 2 top and 1 through a vertically slotted window 26 adjacent to a dusty vertical vertically slotted window 7. When co-firing coal dust and gas, the latter is introduced by satellite jets 21 into the direct-flow air stream 15 in the channel 14 through nozzles 20 of the gas outlet unit 19, and the gas-air mixture is discharged into the reactor cavity 2 of the furnace 1 through the window 25 of the embrasure 5, the farthest from the dust and air-window 7. When using the device in Fig.8, 9, 10, the sequence of operations of joint and separate combustion of gas and coal dust is fully preserved, p the other ranges of gas flow rates, afterburning air, the rate of introduction of the air-fuel mixtures into the reactor cavity 2 of the furnace 1, are reflected in the description of the operation of the multi-function burner of FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

Возможна установка основного газовыпускного узла 16 со стороны газовоздушного окна 25, удаленного от пылеуглевоздушного окна 7, а дополнительного подсветочного газовыпускного узла 19 со стороны газовыпускного окна 26, примыкающего к пылевоздушному окну 7. Организация вывода пылеуглевоздушной смеси 9 и газовоздушной смеси 8 в реакторную полость топки 1 - в полном соответствии с приведенным выше описанием работы многофункциональной горелки по фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.It is possible to install the main gas outlet unit 16 from the side of the gas-air window 25 remote from the dust-air window 7, and an additional backlight gas-outlet assembly 19 from the side of the gas-exhaust window 26 adjacent to the dust-air window 7. Arrangement of the outlet of the dust-air mixture 9 and gas-air mixture 8 into the reactor cavity of the furnace 1 - in full accordance with the above description of the operation of the multi-function burner of figure 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

Компоновка горелок 4 на стенах 3 топки 1 может быть принята как однофронтальной (на одной из стен) в один или несколько горизонтальных радов, так и встречной (на двух противоположных стенах) или тангенциальной (в углах или на четырех стенах) также в один или несколько горизонтальных рядов.The arrangement of burners 4 on the walls 3 of the furnace 1 can be adopted as one-sided (on one of the walls) in one or more horizontal radars, and oncoming (on two opposite walls) or tangential (in the corners or on four walls) also into one or more horizontal rows.

При работе горелок по фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 или по фиг.8, 9, 10 независимо от схемы компоновки на стенах 3 топки 1 вводимая в реакторную полость 2 топливовоздушная смесь формирует систему газовых и пылеугольных факелов, выделяющих тепло, которое поглощается циркулирующей в котловых трубах пароводяной средой. Вырабатываемые в результате тепловыделения и теплообмена перегретый пар и горячую воду направляют на турбоэлектрогенераторы для выработки электроэнергии или в теплообменники сетевой воды на отопление.During operation of the burners of FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or of FIGS. 8, 9, 10, regardless of the layout scheme on the walls 3 of the furnace 1, the air-fuel mixture introduced into the reactor cavity 2 forms a system of gas and pulverized coal flames generating heat, which is absorbed by the steam-water medium circulating in the boiler pipes. The superheated steam and hot water generated as a result of heat release and heat exchange are sent to turboelectric generators to generate electricity or to heat exchangers of network water for heating.

Практическое применение способа связано с котлами БКЗ-210-140Ф Челябинской ТЭЦ-2, на которых осуществлены опытное опробование и промышленная отработка многофункциональных горелок по фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. В задачу отработки входило выявление режимов с пониженной активностью загрязнения стен топки, а также образования концентрации оксидов азота при сжигании смеси топлив и одного газа. Если при одновременной подаче газа и угольной пыли газовоздушную смесь 8 формировали газовыми струями 18 из подсветочных газовыпускных сопл 17, поддерживая при этом массовый расход газа (0,01-0,15)G_н и скорость газовоздушного потока 8 в амбразуре (0,4-1,5)W_п, a массовый расход воздуха на дожигание в струях 12, 13 из окон 10, 11 (0,05-0,4)G_в, то фиксировали минимальные уровни загрязнения стен топки по параметру F⁰ _загр=F⁰ _загр/F_топки и NO_x ⁰ (где G_н - массовый расход газа, соответствующий номинальной тепловой нагрузке горелки, кг/с; W_п - скорость пылеуглевоздушного потока, м/с; G_в - общий массовый расход воздуха на горелку, кг/с; F⁰ _загр и F_топки - площади загрязнения стен 3 топки 1 и общая площадь стен 3 топки 1, м²; NO_x ⁰ - минимально фиксируемый уровень концентрации оксидов азота в отводимых из топки 1 продуктах сгорания, кг/м³). Внутри обозначенных диапазонов параметров значения F⁰ _загр и NO_x ⁰ сохраняли минимальные значения. Но как только значения расхода газа, скорости газовоздушного потока и расхода дожигающего воздуха достигали минимального или максимального значений своих заявленных диапазонов параметры F_загр=(1,01-1,015)F⁰ _загр и NO_x=(1,01-1,02)NO_x ⁰, то есть немного (до ~1,0%) увеличивались. При дальнейшем отклонении расхода газа, скорости газовоздушного потока и расхода дожигающего воздуха в меньшую или большую стороны от своих заявленных диапазонов на 1% и более параметры F_загр≥1,5F⁰ _загр и NO_x=1,25NO_x ⁰, то есть возрастали резко, скачкообразно. Это говорит об оптимальности заявленных расходов и скорости реагентов в режиме совместного сжигания газа и угольной пыли. При сжигании одного газа требуется регулярная минимизация выхода оксидов азота. Если газовоздушную смесь 8 формировали газовыми струями 21 из основных газовыпускных сопл 20, а массовый расход воздуха на дожигание в струях 12, 13 из окон 10, 11 поддерживали на уровне (0,05-0,4)G_в, то концентрация NO_x ^0' - минимальна. Внутри диапазона (0,05-0,4)G_в параметр NO_x ^0'≈const. На границах 0,05G_в и 0,4G_в параметр NO_x'≈1,01NO_x ^0'. Как только расход воздуха <0,05G_в и >0,4G_в хотя бы на 1% резко скачкообразно увеличивается выход концентрации оксидов азота NO_x≥1,8NO_x ^0'. Отсюда диапазон массового расхода дожигающего воздуха (0,05-0,4)G_в является оптимальным, выход за его границы вызывает скачкообразное нарушение качества горения.The practical application of the method is associated with boilers BKZ-210-140F of the Chelyabinsk TPP-2, on which experimental testing and industrial testing of multi-functional burners according to figures 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 were carried out. The task of testing included identifying modes with reduced activity of pollution of the walls of the furnace, as well as the formation of a concentration of nitrogen oxides during the combustion of a mixture of fuels and one gas. If, at the same time as gas and coal dust were supplied, the gas-air mixture 8 was formed by gas jets 18 from the backlight gas outlet nozzles 17, while maintaining the mass gas flow rate (0.01-0.15) G _n and the gas-air flow rate 8 in the embrasure (0.4- 1.5) W _p , and the mass air flow rate for afterburning in jets 12, 13 from the windows 10, 11 (0.05-0.4) G _c , then the minimum levels of pollution of the furnace walls were recorded by the parameter F ⁰ _load = F ⁰ _zagr / F of the _furnace and NO _x ⁰ (where G _n is the mass gas flow rate corresponding to the rated heat load of the burner, kg / s; W _p is the dust and air velocity flow, m / s; G _in - total mass air flow to the burner, kg / s; F ⁰ _zagr and F _{fire chambers} - contamination areas of walls 3 fire chambers 1 and total wall area 3 of fire chambers 1, m ² ; NO _x ⁰ - minimally fixed the level of concentration of nitrogen oxides in the combustion products discharged from the furnace 1, kg / m ³ ). Within the indicated parameter ranges, the values of F ⁰ _zag and NO _x ⁰ kept the minimum values. But as soon as the gas flow rate, the flow rate of air-gas afterburning and the air flow reaches its minimum or maximum values of its stated ranges _soil parameters F = (1,01-1,015) F ⁰ _contaminants and NO _x = (1,01-1,02) NO _x ⁰ , that is, they increased slightly (up to ~ 1.0%). With further gas flow deflection, the air-gas flow rate and air flow afterburning in a smaller or larger side of its stated ranges of 1% or more parameters F ⁰ ≥1,5F _contaminated _soil and NO _{_x} = 1,25NO _x ^0, i.e. increased dramatically , hopping. This indicates the optimality of the claimed costs and the speed of the reagents in the mode of co-combustion of gas and coal dust. When burning one gas, regular minimization of the yield of nitrogen oxides is required. If the gas-air mixture 8 was formed by gas jets 21 from the main gas outlet nozzles 20, and the mass air flow rate for afterburning in jets 12, 13 from the windows 10, 11 was maintained at the level of (0.05-0.4) G _in , then the concentration of NO _x ^{0 '} is minimal. Within the range (0.05-0.4) G _{in the} parameter NO _x ^{0 '} ≈const. At the boundaries of 0.05G _in and 0.4G _{in the} parameter NO _x '≈1.01NO _x ^0' . As soon as the air flow rate <0.05G _in and> 0.4G _in at least 1%, the output of the concentration of nitrogen oxides NO _x ≥1.8NO _x ^{0 '} increases abruptly. Hence, the range of the mass flow rate of afterburning air (0.05-0.4) G _in is optimal, going beyond its borders causes an abrupt violation of the quality of combustion.

Использование заявленной последовательности операций и оптимальных диапазонов скоростей и расходов реагентов позволило снизить загрязнение топок и выход оксидов азота в отводимых продуктах сгорания на котлах БКЗ-210-140Ф с многофункциональными горелками Челябинской ТЭЦ-2. Конструктивное переоформление газовыпускных узлов и вертикально-щелевых окон для вывода газовоздушной и пылеуглевоздушной смеси в реакторную полость топки, как показали исследования, при работе многофункциональных горелок внутри выявленных диапазонов скоростей и расходов реагентов характера и активности протекающих высокотемпературных процессов не меняет.Using the claimed sequence of operations and the optimal ranges of speeds and costs of reagents allowed to reduce the pollution of the furnaces and the yield of nitrogen oxides in the exhaust products of the boilers BKZ-210-140F with multi-function burners of the Chelyabinsk TPP-2. Constructive re-designing of gas outlet units and vertical slit windows for discharging a gas-air and dust-coal-air mixture into the reactor cavity of a furnace, as shown by studies, does not change the nature and activity of high-temperature processes during the operation of multifunctional burners within the identified ranges of speeds and flow rates of reagents.

Claims

The method of operation of a multifunctional burner by preparing a gas-air mixture in a feed channel in front of an embrasure by means of a satellite injection of gas jets into a direct-flow air stream from the main and backlight gas outlet nozzles, supplying direct-flow satellite channels of gas-air and dust-air mixtures into the reactor cavity through individual vertical-slot windows of the burner embrasure and under a stream of a dusty-air mixture of afterburning satellite air flows, characterized in that, while the gas and coal dust are simultaneously supplied, gas the air mixture is formed by gas jets from the backlight gas nozzles, while maintaining a mass gas flow rate of (0.01-0.15) G _n and the gas-air flow rate in the embrasure (0.4-1.5) W _p , with a single gas gas supply the mixture is formed by gas jets from the main gas outlet nozzles, and the mass air flow rate for afterburning in all modes is maintained at the level of (0.05-0.4) G _c , where G _n is the mass gas flow rate corresponding to the rated heat load of the burner, kg / s ; W _p - the velocity of the dust-and-air mixture, m / s; G _in - the total mass air flow to the burner, kg / s