RU2309332C1 - Multifunctional burner - Google Patents

Multifunctional burner Download PDF

Info

Publication number
RU2309332C1
RU2309332C1 RU2006121028/06A RU2006121028A RU2309332C1 RU 2309332 C1 RU2309332 C1 RU 2309332C1 RU 2006121028/06 A RU2006121028/06 A RU 2006121028/06A RU 2006121028 A RU2006121028 A RU 2006121028A RU 2309332 C1 RU2309332 C1 RU 2309332C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
burner
dust
nozzles
gas
air
Prior art date
Application number
RU2006121028/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
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
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" ЮУрГУ
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" ЮУрГУ filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" ЮУрГУ
Priority to RU2006121028/06A priority Critical patent/RU2309332C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2309332C1 publication Critical patent/RU2309332C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: heat and power industry; other industries; production of the multifunction burners.
SUBSTANCE: the invention is pertaining to the heat and power industry and may be used in the boilers of the heat power plants burning the gas and the coal dust, for reduction of the present nitrogen oxides, and for improvement of the performance and reliability. The multifunctional burner contains: the thermoprotective body with the upright-slit separated by partition and the conditional vertical plane of symmetry the air-dust withdrawing and the main air-withdrawing windows having the internal and external vertical walls, the ceiling and the hearth floors; the main gas-release nozzles located in the body under the dust-withdrawing window additional air withdrawing nozzle and the main gas-release nozzles placed beyond the overall dimensions of the windows composed in the vertical rows and mounted in the body at an angle to the conditional vertical plane of the symmetry of the burner along the external wall of the main air-withdrawing window and also the additional gas-release nozzles. At usage of the device the installation angle of the main gas-release nozzles is equal to 2.5-9.5 degree. The additional gas-release nozzles also are composed in the vertical rows, put beyond the overall dimensions of the windows, but installed along the external wall of the dust-withdrawing window at then angle to the conditional vertical plane of the symmetry of the burner equal to 5.5-20.5 degrees. The invention allows to increase the effectiveness of burning of the coal of the lower quality, especially with the low output of the volatile substances, to reduce concentration of nitrogen oxides in the flue gases, to diminish incomplete burning and to increase thermal stability of the fuel-air withdrawing windows and nozzles of the multifunctional burner.
EFFECT: the invention ensures the increased effectiveness of burning of the lower quality coal, especially the cal with the low output of the volatile substances, to reduce concentration of nitrogen oxides in the flue gases, to diminish incomplete burning and to increase thermal stability of the fuel-air withdrawing windows and nozzles of the multifunctional burner.
5 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в топочной технике на котлах тепловых электростанций, сжигающих газ и угольную пыль.The invention relates to energy and can be used in combustion technology on boilers of thermal power plants that burn gas and coal dust.

Известна пылегазовая многофункциональная горелка, содержащая корпус, вертикально-щелевые пылевоздуховыводящие и основные воздуховыводящие окна, разделенные простенками, размещенные под и над пылевоздуховыводящим окном дополнительные воздуховыводящие сопла, скомпонованные в вертикальные ряды газовыпускные сопла, а также воздуховыводящие и пылевоздуховыводящие каналы, подключенные соответственно к воздуховыводящим и пылевоздуховыводящим окнам (патент RU № 2228491, МПК F23D 17/00 от 15.04.2003, БИ №13, 2004 г.). Горелка реализует режимы с пониженным выходом оксидов азота в продуктах сгорания. К недостатку горелки, как показывает опыт эксплуатации, можно отнести необходимость подбора места установки газовыпускных сопл в основных воздуховыводящих окнах для повышения термостойкости горелки в зависимости от конкретных размеров элементов и вида сжигаемого твердого топлива. При переходе на сжигание топлива с нерасчетными теплофизическими характеристиками вместе с газом в выхлопном сечении горелки могут возникнуть большие тепловые потоки в направлении обмуровки, активизирующие терморазрушения последней.Known dust-and-gas multifunctional burner, comprising a housing, vertical slotted dust-exhaust and main air-outlet windows separated by piers, placed below and above the dust-exhaust window, additional air-exhaust nozzles arranged in vertical rows of gas-exhaust nozzles, and also air-exhaust and dust-exhaust ducts, windows (patent RU No. 2228491, IPC F23D 17/00 of 04/15/2003, BI No. 13, 2004). The burner implements modes with a reduced yield of nitrogen oxides in the combustion products. The disadvantage of the burner, as shown by operating experience, can be attributed to the need to select the installation site of the exhaust nozzles in the main air outlet windows to increase the heat resistance of the burner depending on the specific size of the elements and the type of solid fuel burned. When switching to burning fuel with non-calculated thermophysical characteristics together with gas in the exhaust section of the burner, large heat fluxes can occur in the direction of the wiring, activating the thermal destruction of the latter.

Известна пылегазовая горелка, содержащая осесимметричное окно для вывода пылевых и воздушных потоков, пылевоздухоподводящий и воздухоподводящий каналы, подключенные к окну, а также газовыпускные сопла, вынесенные за габариты окна и наклоненные к центральной оси горелки (авторское свидетельство СССР № 1163088, МПК F23С 1/12 от 04.04.83, БИ №23, 1985 г.). Горелка позволяет организовывать совместное сжигание газа и пыли твердого топлива ухудшенного качества при пониженном недожоге последнего. Недостаток горелки - низкая надежность металлоконструкций пылевоздуховыводящих узлов в окне и подводящих каналах при совместном сжигании газа и пыли, а также высокая концентрация оксидов азота в уходящих газах.Known dust-gas burner containing an axisymmetric window for the output of dust and air flows, dust-air supply and air supply channels connected to the window, as well as gas exhaust nozzles placed outside the window dimensions and inclined to the central axis of the burner (USSR author's certificate No. 1163088, IPC F23C 1/12 from 04.04.83, BI No. 23, 1985). The burner allows you to organize the joint burning of gas and dust of solid fuel of deteriorated quality with a reduced underburning of the latter. The disadvantage of the burner is the low reliability of the metal structures of the dusty air outlet assemblies in the window and inlet ducts during joint combustion of gas and dust, as well as the high concentration of nitrogen oxides in the exhaust gases.

Известна также пылегазовая горелка, содержащая осесимметричное окно для вывода пылевых и воздушных потоков, подводящие воздуховод и пылепровод, подключенные к окну, а также встроенные в воздуховыводящее окно основные и дополнительные газовыпускные сопла (Шницер И.Н. Исследование топочного процесса при сжигании непроектного антрацита отдельно и совместно с газом // Журнал "Теплоэнергетика", 1988, № 1, с.16-22). Горелка позволяет сжигать пыль твердого топлива с газом при пониженной степени недожога. Недостаток - высокий выход оксидов азота в продуктах сгорания, а также недостаточно высокая надежность металлоконструкций горелки.A dust and gas burner is also known, which contains an axisymmetric window for discharging dust and air flows, inlet ducts and dust pipes connected to the window, as well as main and additional gas outlet nozzles built into the air outlet window (Shnitser I.N. Study of the combustion process when burning non-project anthracite separately and together with gas // Journal "Heat Power Engineering", 1988, No. 1, pp. 16-22). The burner allows you to burn solid fuel dust with gas at a reduced degree of underburning. The disadvantage is the high yield of nitrogen oxides in the combustion products, as well as the insufficiently high reliability of the burner metal structures.

Известна пылегазовая горелка, содержащая вертикально-щелевые, разделенные простенком и условной вертикальной плоскостью симметрии, пылевоздуховыводящее и воздуховыводящее окна, имеющие внешние и внутренние вертикальные стены, потолочные и подовые перекрытия, скомпонованные в вертикальный ряд и установленные в воздуховыводящем окне вдоль его внешней стены под углом к вертикальной плоскости симметрии ~20,7 град газовыпускные сопла (Руководящий технический материал. Горелки прямоточные пылеугольные, пылегазовые и компоновка их с топками. Методы расчета и проектирования. РТМ 108.030.120-78. Издание официальное. Чертеж 14, с.29). Установкой скомпонованных в вертикальный ряд газовыпускных сопл в воздуховыводящем окне достигается уменьшение выхода оксидов азота с продуктами сгорания. Недостаток горелки - ее невысокая надежность из-за активного обгорания металлоконструкций и разрушения обмуровки, особенно при совместном сжигании газа пылеугольной пыли.Known dust and gas burner containing vertically slit, separated by a wall and a conventional vertical plane of symmetry, dust and air exit and exit windows having external and internal vertical walls, ceiling and hearth ceilings, arranged in a vertical row and installed in the air exit window along its outer wall at an angle to vertical plane of symmetry ~ 20.7 deg gas exhaust nozzles (Guiding technical material. Direct-flow pulverized coal, dust and gas burners and their arrangement with the furnace and. The methods of calculation and design. 108.030.120-78 RTM. Official publication. Drawing 14, p.29). By installing exhaust nozzles arranged in a vertical row in the air outlet window, the yield of nitrogen oxides with combustion products is reduced. The disadvantage of the burner is its low reliability due to the active burning of metal structures and the destruction of the lining, especially when co-burning pulverized coal gas.

Известна газовая горелка, содержащая керамический термозащитный корпус с вертикально-щелевыми газовоздуховыводящими окнами, разделенными простенками, условную вертикальную плоскость симметрии, проходящую по телу корпуса, подключенные к окнам корпуса воздуховод и встроенные в него газовыпускные сопла (Д.М.Хзмалян, Я.А.Каган. Теория горения и топочные устройства. М.: Энергия. 1976, с.175, рис.9-16; рис.9-17). Выполнение корпуса горелки с топливовоздуховыводящим и соплами в термозащитном исполнении увеличивает термостойкость конструкции, повышает надежность работы топки и горелочных узлов, продлевает межремонтный срок. Недостаток горелки - высокий выход оксидов азота с продуктами сгорания.A gas burner is known that contains a ceramic heat-shielding case with vertically slit gas-venting windows separated by piers, a conditional vertical plane of symmetry passing through the body of the housing, an air duct connected to the housing windows and gas exhaust nozzles built into it (D.M. Khzmalyan, Y.A. Kagan, Combustion Theory and Furnace Devices, Moscow: Energy, 1976, p. 175, fig. 9-16; fig. 9-17). The implementation of the burner body with the fuel air outlet and nozzles in a heat-shielding design increases the thermal stability of the structure, increases the reliability of the furnace and burner assemblies, and extends the overhaul period. The disadvantage of the burner is a high yield of nitrogen oxides with combustion products.

Задача настоящего изобретения - повышение эффективности сжигания угля ухудшенного качества, особенно с низким выходом летучих веществ, при пониженной концентрации оксидов азота в дымовых газах, уменьшенном недожоге и повышенной термостойкости топливовоздуховыводящих окон и сопл многофункциональной горелки.The objective of the present invention is to increase the efficiency of burning coal of deteriorated quality, especially with a low yield of volatile substances, with a reduced concentration of nitrogen oxides in flue gases, reduced undercooking and increased heat resistance of fuel-exhaust windows and nozzles of a multi-function burner.

Для решения этой задачи в многофункциональной горелке, содержащей термозащитный корпус с вертикально-щелевыми, разделенными простенком и условной вертикальной плоскостью симметрии, пылевоздуховыводящим и основным воздуховыводящим окнами, имеющими внешние и внутренние вертикальные стены, потолочные и подовые перекрытия, размещенное в корпусе под пылевоздуховыводящим окном дополнительное воздуховыводящее сопло, вынесенные за габариты окон, скомпонованные в вертикальные ряды и установленные в корпусе под углом к условной вертикальной плоскости симметрии горелки вдоль внешней стены основного воздуховыводящего окна основные газовыпускные сопла, а также дополнительные газовыпускные сопла, согласно изобретению угол установки основных газовыпускных сопл равен α1=2,5-9,5 град, а дополнительные газовыпускные сопла также скомпонованы в вертикальные ряды, вынесены за габариты окон амбразуры, но установлены вдоль внешней стены пылевоздуховыводящего окна под углом к вертикальной плоскости симметрии горелки, равным α2=5,5-20,5 град.To solve this problem, in a multifunctional burner containing a heat-shielding case with vertically slit, separated by a wall and a conditional vertical plane of symmetry, dust-exhaust and main air-exit windows, having external and internal vertical walls, ceiling and hearth ceilings, an additional air-outlet placed in the housing under the dust-air exit window nozzle placed outside the window dimensions, arranged in vertical rows and installed in the housing at an angle to the conventional vertical according to the invention, the installation angle of the main gas outlet nozzles is α 1 = 2.5-9.5 degrees, and the additional gas outlet nozzles are also arranged in vertical rows, taken out of the dimensions of the embrasure windows, but installed along the outer wall of the dusty air outlet window at an angle to the vertical plane of symmetry of the burner equal to α 2 = 5.5–20.5 degrees.

Вынесением газовыпускных сопл за габариты воздуховыводящего окна исключается возможность раннего зажигания газа и распространения нерасчетных больших тепловых потоков внутрь горелки и подключенных воздухоподводящих коробов и пылепроводов независимо от вида сжигаемого топлива, что повышает надежность устройства, продлевает срок его службы, снижает объем необходимого ремонта. Установкой основных газовыпускных сопл под углом α1=2,5-9,5 град к условной вертикальной плоскости симметрии горелки достигается оптимальность режимов сжигания газа по выходу оксидов азота, окиси углерода и химическому недожогу топлива. Установкой дополнительных газовыпускных сопл вдоль внешней стены пылевоздуховыводящего окна, компоновкой их в вертикальные ряды достигается повышение надежности элементов горелки - ее окон и примыкающих воздуховодов и пылепроводов независимо от их конструктивных размеров и вида сжигаемого топлива. Разворотом дополнительных газовыпускных сопл к вертикальной плоскости горелки α2=5,5-20,5 град обеспечивается оптимальность режимов совместного сжигания пыли угля ухудшенного качества и газа по механическому недожогу частиц топлива с различным содержанием летучих горючих веществ и выходу оксидов азота с продуктами сгорания. Наличие дополнительного воздуховыводящего сопла способствует активации горения наиболее крупных частиц твердого топлива, сепарирующих из пылевоздушного потока.The removal of gas exhaust nozzles beyond the dimensions of the air outlet window eliminates the possibility of early ignition of gas and the spread of off-design large heat fluxes into the burner and connected air supply ducts and dust pipes, regardless of the type of fuel burned, which increases the reliability of the device, prolongs its service life, and reduces the amount of necessary repairs. By installing the main gas outlet nozzles at an angle α 1 = 2.5–9.5 degrees to the conditional vertical plane of symmetry of the burner, the optimal combustion regimes for the output of nitrogen oxides, carbon monoxide and chemical underburning of the fuel are achieved. By installing additional gas outlet nozzles along the outer wall of the dusty exhaust window, arranging them in vertical rows, the reliability of the burner elements — its windows and adjacent ducts and dust ducts — is increased regardless of their design dimensions and type of fuel burned. By turning additional gas outlet nozzles to the vertical plane of the burner α 2 = 5.5-20.5 degrees, the optimized modes of co-burning dust of deteriorated coal and gas are ensured by mechanical underburning of fuel particles with different contents of volatile combustible substances and the release of nitrogen oxides with combustion products. The presence of an additional air outlet nozzle contributes to the activation of combustion of the largest particles of solid fuel, separating from the dusty air stream.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема многофункциональной горелки с однорядным размещением в корпусе основных и дополнительных газовыпускных сопл, с примыканием к подовому перекрытию пылевоздуховыводящего окна дополнительного воздуховыводящего сопла в горизонтальном разрезе; на фиг.2 - вид А из топки на термозащитный корпус с газопылевоздуховыводящими окнами и соплами на фиг.1; на фиг.3 - схема многофункциональной горелки с двухрядным размещением в корпусе основных и однорядным дополнительных газовыпускных сопл, с простенком между подовым перекрытием пылевоздуховыводящего окна и дополнительным воздуховыводящим соплом в горизонтальном разрезе; на фиг.4 - вид Б из топки на термозащитный корпус с газопылевоздуховыводящими окнами и соплами на фиг.3; на фиг.5 - схема многофункциональной горелки с многослойным корпусом 1 и схема ее установки на стене топочной камеры, горизонтальный разрез.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a diagram of a multi-function burner with single-row placement in the body of the main and additional gas outlet nozzles, adjacent to the under-floor of the dust-exhaust window of the additional air-outlet nozzle in horizontal section; figure 2 is a view And from the furnace to a heat-shielding casing with gas and dust-venting windows and nozzles in figure 1; figure 3 is a diagram of a multi-function burner with double-row placement in the body of the main and single-row additional gas outlet nozzles, with a piers between the hearth of the dusty air outlet and the additional air outlet nozzle in horizontal section; figure 4 is a view B from the furnace to a heat-shielding case with gas and dust-venting windows and nozzles in figure 3; figure 5 is a diagram of a multi-function burner with a multilayer housing 1 and a diagram of its installation on the wall of the combustion chamber, horizontal section.

Многофункциональная горелка на фиг.1, 2 содержит термозащитный корпус 1 с вертикально-щелевыми пылевоздуховыводящим 2 и основным воздуховыводящим 3 окнами, простенком 4 между ними, условной вертикальной плоскостью симметрии 5; пылевоздуховыводящее окно 2 имеет внешнюю 6 и внутреннюю 7 вертикальные стены, потолочное 8 и подовое 9 перекрытия; воздуховыводящее окно 3 имеет также внешнюю 10 и внутреннюю 11 вертикальные стены, потолочное 12 и подовое 13 перекрытия; под пылевоздуховыводящим окном 2 в корпусе 1 без простенка размещено дополнительное воздуховыводящее сопло 14; в корпус 1 вдоль внешней стены 10 основного воздуховыводящего окна 3 под углом "α1" к условной вертикальной плоскости симметрии 5 установлены основные газовыпускные сопла 15, скомпонованные в один вертикальный ряд; со стороны стены 6 пылевоздуховыводящего окна 2 под углом "α2" к условной вертикальной плоскости симметрии 5 установлены дополнительные газовыпускные сопла 16, также скомпонованные в один вертикальный ряд. Оси 17 всех сопл 15 проходят через условную вертикальную плоскость 19, а оси 18 всех сопл 16 - через условную вертикальную плоскость 20. Плоскость 19 с осями 17 всех сопл 15 образует с условной плоскостью 5 угол "α1", а плоскость 20 с осями 18 всех сопл 16 - угол "α2".The multi-function burner in FIGS. 1, 2 comprises a heat-shielding housing 1 with vertically slotted dust-air exhaust 2 and a main air-exhaust 3 windows, a wall 4 between them, a conditional vertical plane of symmetry 5; the dust-exhausting window 2 has an outer 6 and an inner 7 vertical walls, a ceiling 8 and a hearth 9 floors; the air outlet window 3 also has an external 10 and an internal 11 vertical walls, a ceiling 12 and a hearth 13 floors; under the dusty air outlet window 2 in the housing 1 without a wall there is an additional air outlet nozzle 14; in the housing 1 along the outer wall 10 of the main air outlet window 3 at an angle "α 1 " to the conditional vertical plane of symmetry 5, the main gas outlet nozzles 15 are installed, arranged in one vertical row; from the side of the wall 6 of the dusty exhaust window 2 at an angle "α 2 " to the conditional vertical plane of symmetry 5, additional gas outlet nozzles 16 are installed, also arranged in one vertical row. The axes 17 of all nozzles 15 pass through a conditional vertical plane 19, and the axes 18 of all nozzles 16 pass through a conditional vertical plane 20. Plane 19 with axes 17 of all nozzles 15 forms an angle “α 1 ” with conditional plane 5, and plane 20 with axes 18 all nozzles 16 - angle "α 2 ".

Работа многофункциональной горелки на фиг.1, 2 осуществляется путем подачи в топку котла через окна 2, 3 и сопло 14 потоков пыли и воздуха, а через сопла 15, 16 - газа. При истечении в топочный объем потоки нагреваются до температуры, необходимой для воспламенения, частицы топлива вступают с кислородом воздуха в экзотермическую окислительную реакцию с образованием высокотемпературных дымовых газов. Последние отдают тепло воде, подаваемой в котел для выработки пара. Вынесением газовыпускных сопл 15, 16 за габариты окон 2, 3 достигаются приемлемые тепловые условия работы корпуса 1, а разворот их на определенные углы "α1" и "α2" обеспечивает минимизацию выхода оксидов азота, окиси углерода и потерь тепла с химическим и механическим недожогом топлива независимо от конструктивных соотношений каналов 2, 3 и вида сжигаемого топлива. Возможно вариантное сжигание только газа, только угольной пыли и совместное сжигание газа с пылью.The multi-function burner in FIGS. 1, 2 is carried out by supplying dust and air flows to the boiler furnace through windows 2, 3 and the nozzle 14, and gas through the nozzles 15, 16. When flowing into the combustion chamber, the streams are heated to the temperature necessary for ignition, the fuel particles enter the exothermic oxidative reaction with atmospheric oxygen with the formation of high-temperature flue gases. The latter give heat to the water supplied to the boiler to generate steam. The removal of gas outlet nozzles 15, 16 beyond the dimensions of the windows 2, 3 achieves acceptable thermal conditions of the housing 1, and turning them to certain angles "α 1 " and "α 2 " minimizes the yield of nitrogen oxides, carbon monoxide and heat loss with chemical and mechanical unburned fuel, regardless of the design ratios of channels 2, 3 and the type of fuel burned. It is possible to burn only gas, only coal dust and co-burning gas with dust.

Особенностью горелки на фиг.3, 4 является двухъярусная компоновка основных газовыпускных сопл 15 и наличие простенка 21 между подовым перекрытием 9 пылевоздуховыводящего канала 2 и дополнительным воздуховыводящим соплом 14. При фиксированном угле "α1" для обоих рядов основных газовыпускных сопл 15 условные плоскости 19 прохождения их осей 17 параллельны между собой.The burner feature in FIGS. 3, 4 is a two-tier arrangement of the main gas outlet nozzles 15 and the presence of a wall 21 between the hearth 9 of the dust-exhausting channel 2 and the additional air-outlet nozzle 14. For a fixed angle “α 1 ” for both rows of the main gas-outlet nozzles 15, conditional passage planes 19 their axes 17 are parallel to each other.

Работа многофункциональной горелки на фиг.3, 4 аналогична работе горелки на фиг.1, 2.The operation of the multi-function burner in figure 3, 4 is similar to the operation of the burner in figure 1, 2.

Корпус 1 многофункциональной горелки, представленной на фиг.5, может выполняться многослойным. Слой 22, обращенный в сторону топочного факела, выполняется из жаропрочного бетона, слой 23 - из пористого плохопроводимого тепло пенобетона, гасящего тепловой поток из топки. Возможно применение дополнительных теплопоглощающих материалов.The housing 1 of the multi-function burner shown in FIG. 5 can be multilayer. Layer 22, facing the combustion torch, is made of heat-resistant concrete, layer 23 is made of porous poorly conductive heat foam concrete, which extinguishes the heat flow from the furnace. Perhaps the use of additional heat-absorbing materials.

Работа горелки на фиг.5 аналогична работе горелки на фиг.1, 2.The operation of the burner in FIG. 5 is similar to the operation of the burner in FIGS. 1, 2.

Практическое использование многофункциональной горелки связано с топочными устройствами котлоагрегатов тепловых электростанций, сжигающих газ и уголь с различными теплофизическими свойствами. В частности, на котле БКЗ-210-140Ф Челябинской ТЭЦ-2 горелки устанавливаются на стене топочной камеры в соответствии со схемой на фиг.5. Корпус 1 горелки встраивается в разводку экранных труб 24 и крепится к ним металлическим листом 25. К листовому креплению 25 подсоединяются воздухопровод 26 и пылепровод 27. Сопла 15, 16 подключены к газопроводам 28, 29. Управление расходом потоков воздуха, пыли и газа производится регуляторами расхода, на фиг.5 они не показаны. На экранные трубы 24 нанесен теплозащитный слой изоляции 30. При работе котла БКЗ-210-140Ф с горелками на фиг.5 выявлена определенная связь параметров факельного сжигания газообразного и твердого топлива с величиной углов установки газовыпускных сопл "α1" и "α2". Параметр "α1", в основном, характеризует эффективность процесса сжигания газа. Так если зафиксировать α2=10 град, а 2,5 град <α1<9,5 град, то значения концентрации оксидов азота имеют минимальные значения

Figure 00000002
, а концентрация окиси углерода CO≈0%. Последнее означает, что и степень химического недожога газообразного топлива qx≈0%. При α1=2,5 град появляются следы СО в уходящих газах, а соответствующие потери тепла (степень) химического недожога топлива qx≈0,05%. Как только α1≤2,5 град, параметры CO>0%, qx=0,5÷1,0%, то есть начинают резко скачкообразно увеличиваться; при этом значения
Figure 00000002
сохраняются. При α1=9,5 град уровень
Figure 00000003
на ~5%, а при α1>9,5 град параметр NOx резко скачкообразно увеличивается, достигая 120-130% от своего минимального значения
Figure 00000002
; при этом СО≈0%; qx≈0%. Отсюда только в диапазоне α1=2,5-9,5 град сохраняются улучшенными все показатели сжигания газа: NOx, СО и qx. Все то же сохраняется и при α2=6; 15; 20 град. При α2=5,5 град и при α2=20,5 град значения NOx увеличиваются на ~5%, а при даже незначительных дальнейших отклонениях α2<5,5 град и α2>20,5 град параметр NOx достигает величины
Figure 00000004
. Значения параметра "α2" очень сильно влияют на протекание процесса совместного сжигания газа и угольной пыли. При фиксированном α1=5,0 град и 5,5 град <α2<20,5 град все частицы с содержанием летучих горючих веществ VЛ=10-46% имеют минимальные потери тепла с механическим недожогом топлива
Figure 00000005
и концентрацию оксидов азота в продуктах сгорания
Figure 00000006
. При α2=5,5 град
Figure 00000007
, если VЛ≥40%;
Figure 00000008
, если VЛ=20-30%;
Figure 00000009
, если VЛ=10-20%. Как только α2=5,0 град параметр, характеризующий качество горения "qM" начинает резко скачкообразно увеличиваться:
Figure 00000010
, если VЛ≥40%;
Figure 00000011
, если VЛ=20-30%;
Figure 00000012
, если VЛ<20%. При этом параметры СО≈0%; qx1≈%;
Figure 00000013
во всех вышерассмотренных случаях. Если α2=20,5 град, то
Figure 00000014
для всех видов твердого топлива; дальнейшее даже незначительное увеличение угла наклона, например до α2=21,0 град, приводит к резкому скачкообразному увеличению экологического показателя горения до
Figure 00000015
; значения
Figure 00000016
, CO≈0%; qx1≈0%, то есть не меняются во всех случаях используемого топлива. При дальнейшем, даже незначительном, увеличении угла наклона, например до α2>21,0 град, кроме того, наблюдается резкое увеличение потока тепла в направлении топливо- и воздуховыводящих окон многофункциональной горелки, что уже нежелательно с позиции термостойкости этих элементов. Таким образом, только в диапазоне α2=5,5-20,5 град сохраняются минимальные показатели совместного сжигания газа и угольной пыли различного качества: CO≈0%; qx1≈0%,
Figure 00000017
;
Figure 00000018
. Та же картина наблюдается, если фиксируется параметр α1=3; 7; 9 град. Как только α1=2,5 град; α1=9,5 град значение NOx1 увеличивается на ~5%; дальнейшее отклонение этого параметра до α1=2,0 град; α1=10,0 град приводит к резкому скачкообразному увеличению NOx1 на 30-40%. Раздельное сжигание газа только в основных 15 или только в дополнительных 16 газовыпускных соплах ухудшает параметры горения: появляются следы сажи на стенах, в связи с чем возникает необходимость увеличивать расход воздуха. Неизбежно при этом увеличиваются потери тепла с уходящими газами, а также концентрация оксидов азота. Форма дополнительного воздуховыводящего сопла 14 и наличие установочного простенка 21 принципиально на процесс горения пыли в топке не влияют. Вместе с тем наличие самого дополнительного сопла 14 существенно способствует снижению недожога сепарирующих из пылеугольного факела крупных частиц. При испытаниях котла БКЗ-210-140Ф конструктивные параметры высоты, длины, ширины пыле- и воздуховыводящих окон 2, 3 имели фиксированные значения, также как диаметры и количество газовыпускных сопл 15, 16. Отыскание возможной связи обозначенных параметров с режимами работы топочного устройства - за границами настоящего изобретения. Дополнительный анализ термостойкости горелок показал, что при использовании установочных значений углов α1=2,5-9,5 град; α2=5,5-20,5 град в направлении топливовыводящих окон и сопл со стороны факела фиксируется минимальный уровень падающих лучистых потоков. Выход за пределы α1>9,5 град; α2>20,5 град влечет резкое скачкообразное увеличение падающих лучистых потоков в 1,5-2 раза с нарушением прочности конструкций топливовыводящих окон и сопл. Таким образом, диапазоны α1=2,5-9,5 град; α2=5,5-20,5 град полезны для использования не только с экономических и экологических позиций, но и с точки зрения термостойкости, продления срока службы основных технологических узлов многофункциональных горелок.The practical use of a multifunctional burner is associated with the combustion devices of boiler units of thermal power plants that burn gas and coal with various thermophysical properties. In particular, on the boiler BKZ-210-140F of the Chelyabinsk TPP-2, burners are installed on the wall of the combustion chamber in accordance with the diagram in Fig. 5. The burner housing 1 is built into the wiring of the screen tubes 24 and is attached to them by a metal sheet 25. An air duct 26 and a dust duct 27 are connected to the sheet mount 25. Nozzles 15, 16 are connected to the gas ducts 28, 29. The flow of air, dust and gas is controlled by flow regulators , in figure 5 they are not shown. A heat-shielding insulation layer 30 is applied to the screen tubes 24. During operation of the BKZ-210-140F boiler with burners in FIG. 5, a certain relationship was found between the flare parameters of gaseous and solid fuels with the angle of installation of the gas outlet nozzles α 1 and α 2 . The parameter "α 1 " mainly characterizes the efficiency of the gas combustion process. So if you fix α 2 = 10 degrees, and 2.5 degrees <α 1 <9.5 degrees, then the values of the concentration of nitrogen oxides have minimum values
Figure 00000002
, and the concentration of carbon monoxide CO≈0%. The latter means that the degree of chemical underburning of gaseous fuel q x ≈0%. At α 1 = 2.5 degrees, traces of CO appear in the exhaust gases, and the corresponding heat loss (degree) of the chemical underburning of the fuel is q x ≈ 0.05%. As soon as α 1 ≤2.5 deg, the parameters CO> 0%, q x = 0.5 ÷ 1.0%, that is, they begin to increase sharply in steps; with values
Figure 00000002
saved. When α 1 = 9.5 deg level
Figure 00000003
by ~ 5%, and for α 1 > 9.5 degrees, the parameter NO x increases abruptly, reaching 120-130% of its minimum value
Figure 00000002
; while СО≈0%; q x ≈0%. Hence, only in the range of α 1 = 2.5–9.5 deg are all the indicators of gas combustion improved: NO x , СО, and q x . All the same holds true for α 2 = 6; fifteen; 20 deg. With α 2 = 5.5 degrees and with α 2 = 20.5 degrees, the values of NO x increase by ~ 5%, and even with slight further deviations of α 2 <5.5 degrees and α 2 > 20.5 degrees, the parameter NO x reaches a value
Figure 00000004
. The values of the parameter "α 2 " greatly affect the course of the process of co-combustion of gas and coal dust. With a fixed α 1 = 5.0 degrees and 5.5 degrees <α 2 <20.5 degrees, all particles with a content of volatile combustible substances V L = 10-46% have minimal heat loss with mechanical underburning of fuel
Figure 00000005
and the concentration of nitrogen oxides in the products of combustion
Figure 00000006
. When α 2 = 5.5 degrees
Figure 00000007
if V L ≥40%;
Figure 00000008
if V L = 20-30%;
Figure 00000009
if V L = 10-20%. As soon as α 2 = 5.0 deg, the parameter characterizing the combustion quality "q M " begins to increase sharply in steps:
Figure 00000010
if V L ≥40%;
Figure 00000011
if V L = 20-30%;
Figure 00000012
if V L <20%. Moreover, the parameters СО≈0%; q x1 ≈%;
Figure 00000013
in all the above cases. If α 2 = 20.5 deg, then
Figure 00000014
for all types of solid fuel; a further even slight increase in the angle of inclination, for example, to α 2 = 21.0 degrees, leads to a sharp jump-like increase in the ecological index of combustion to
Figure 00000015
; values
Figure 00000016
, CO≈0%; q x1 ≈0%, that is, do not change in all cases of the used fuel. With a further, even insignificant, increase in the angle of inclination, for example, to α 2 > 21.0 degrees, in addition, there is a sharp increase in the heat flux in the direction of the fuel and air outlet windows of the multi-function burner, which is already undesirable from the position of heat resistance of these elements. Thus, only in the range of α 2 = 5.5–20.5 degrees the minimum indicators of joint combustion of gas and coal dust of various qualities are preserved: CO≈0%; q x1 ≈0%,
Figure 00000017
;
Figure 00000018
. The same picture is observed if parameter α 1 = 3 is fixed; 7; 9 deg. As soon as α 1 = 2.5 deg; α 1 = 9.5 deg; the value of NO x1 increases by ~ 5%; further deviation of this parameter to α 1 = 2.0 deg; α 1 = 10.0 deg leads to a sharp spasmodic increase in NO x1 by 30-40%. Separate gas burning only in the main 15 or only in an additional 16 gas outlet nozzles worsens the combustion parameters: traces of soot appear on the walls, and therefore there is a need to increase air flow. Inevitably, this increases the loss of heat with flue gases, as well as the concentration of nitrogen oxides. The shape of the additional air outlet nozzle 14 and the presence of the installation wall 21 fundamentally do not affect the process of burning dust in the furnace. At the same time, the presence of the additional nozzle 14 substantially contributes to reducing the underburning of large particles separating from the pulverized coal torch. When testing the boiler BKZ-210-140F, the design parameters of the height, length, width of the dust and air outlet windows 2, 3 had fixed values, as well as the diameters and number of gas outlet nozzles 15, 16. Finding a possible connection of the indicated parameters with the operating modes of the combustion device the boundaries of the present invention. An additional analysis of the heat resistance of the burners showed that when using the set values of the angles α 1 = 2.5-9.5 degrees; α 2 = 5.5-20.5 degrees in the direction of the fuel outlet windows and nozzles from the side of the torch, the minimum level of incident radiant fluxes is fixed. Going beyond α 1 > 9.5 deg; α 2 > 20.5 deg entails a sharp jump-like increase in incident radiant fluxes by 1.5–2 times, with a violation of the structural strength of the fuel outlet windows and nozzles. Thus, the ranges α 1 = 2.5 to 9.5 degrees; α 2 = 5.5–20.5 degrees are useful not only from an economic and environmental point of view, but also from the point of view of heat resistance, extending the service life of the main technological units of multi-function burners.

Claims (1)

Многофункциональная горелка, содержащая термозащитный корпус с вертикально-щелевыми разделенными простенком и условной вертикальной плоскостью симметрии пылевоздуховыводящим и основным воздуховыводящим окнами, имеющими внешние и внутренние вертикальные стены, потолочные и подовые перекрытия, размещенное в корпусе под пылевоздуховыводящим окном дополнительное воздуховыводящее сопло и вынесенные за габариты окон, скомпонованные в вертикальные ряды и установленные в корпусе под углом к условной вертикальной плоскости симметрии горелки вдоль внешней стены основного воздуховыводящего окна основные газовыпускные сопла, а также дополнительные газовыпускные сопла, отличающаяся тем, что угол установки основных газовыпускных сопл равен 2,5-9,5 град, а дополнительные газовыпускные сопла также скомпонованы в вертикальные ряды, вынесены за габариты окон, но установлены вдоль внешней стены пылевоздуховыводящего окна под углом к условной вертикальной плоскости симметрии горелки, равным 5,5-20,5 град.A multifunctional burner containing a heat-shielding case with a vertically slotted separated wall and a conditional vertical plane of symmetry of the dust-exhaust and main air-outlet windows having external and internal vertical walls, ceiling and hearth ceilings, an additional air-outlet nozzle and outside the window dimensions placed in the housing under the dust-exhaust window, arranged in vertical rows and installed in the housing at an angle to the conventional vertical plane of symmetry th rods along the outer wall of the main air outlet window main gas outlet nozzles, as well as additional gas outlet nozzles, characterized in that the installation angle of the main gas outlet nozzles is 2.5 to 9.5 degrees, and the additional gas outlet nozzles are also arranged in vertical rows, outside the window dimensions but installed along the outer wall of the dusty air outlet window at an angle to the conditional vertical plane of symmetry of the burner, equal to 5.5-20.5 degrees.
RU2006121028/06A 2006-06-13 2006-06-13 Multifunctional burner RU2309332C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006121028/06A RU2309332C1 (en) 2006-06-13 2006-06-13 Multifunctional burner

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006121028/06A RU2309332C1 (en) 2006-06-13 2006-06-13 Multifunctional burner

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2309332C1 true RU2309332C1 (en) 2007-10-27

Family

ID=38955805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006121028/06A RU2309332C1 (en) 2006-06-13 2006-06-13 Multifunctional burner

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2309332C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2484371C1 (en) * 2011-10-25 2013-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" Multifunctional burner (versions)
RU2488041C2 (en) * 2011-10-24 2013-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" Burner
RU2489647C2 (en) * 2011-10-25 2013-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" Furnace
RU2594840C1 (en) * 2015-04-23 2016-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) Vertical prismatic furnace

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2488041C2 (en) * 2011-10-24 2013-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" Burner
RU2484371C1 (en) * 2011-10-25 2013-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" Multifunctional burner (versions)
RU2489647C2 (en) * 2011-10-25 2013-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" Furnace
RU2594840C1 (en) * 2015-04-23 2016-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) Vertical prismatic furnace

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101158469B (en) Sectional type porous ceramic dielectric gas fuel combusting device
CN107300169B (en) Catalytic flameless combustion device and combustion method with extremely low pollutant emission
PL179614B1 (en) Improved method of and apparatus for combusting and using gaseous fuels
RU2619434C1 (en) Installation for solid fuel combustion
JP6490698B2 (en) Lean gas burner
BR102013030627A2 (en) METHOD AND DEVICE FOR THERMAL POST-COMBUSTION OF HYDROCARBON GASES
RU2309332C1 (en) Multifunctional burner
CN1828137A (en) Gas fuel catalytic combustor
RU2306483C1 (en) Method of burning liquid or gas fuel and air heater
RU136875U1 (en) INFRARED RADIATION BURNER
RU2294486C1 (en) Pulverized-coal burner
EP2218965A1 (en) Low NOx burner
KR101029046B1 (en) Gas burner and dry distillation system for biomass fuel using thereof
RU129599U1 (en) INFRARED RADIATION BURNER
CN116379425A (en) Low-heat value preheating type premixed porous medium burner
CN102563635A (en) Pulverized coal flame preheating combustion device
RU52625U1 (en) SOLID FUEL COMBUSTION DEVICE, DOMESTIC AND INDUSTRIAL WASTE
RU2267055C1 (en) Method for common burning of natural gas and dust of carbon- containing material in vertical prismatic tetrahedral fire box of boiler
JP5501198B2 (en) Low NOx / low dust combustion method and boiler combustion chamber
RU50280U1 (en) AUXILIARY BURNER DEVICE FOR PLASMA IGNITION AND STABILIZATION OF BURNING OF LOW-REACTIVE DUST-COAL FUEL OF MAIN HEATER UNIT BURNERS
RU2300053C1 (en) Auxiliary burner device for plasma ignition and stabilization of burning of low reaction black dust fuel of main burners of heat apparatus
RU220526U1 (en) Gas burner with pre-mixing unit
RU2306482C1 (en) Burning device
RU2370701C1 (en) Vertical prismatic furnace and method of its operation
RU2079047C1 (en) Boiler furnace

Legal Events

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

Effective date: 20080614