RU2310127C1

RU2310127C1 - Furnace

Info

Publication number: RU2310127C1
Application number: RU2006113845/06A
Authority: RU
Inventors: Виталий Алексеевич Дубровский (RU); Виталий Алексеевич Дубровский; Жорж Леонидович Евтихов (RU); Жорж Леонидович Евтихов; Юрий Владимирович Видин (RU); Юрий Владимирович Видин; Михаил Петрович Федченко (RU); Михаил Петрович Федченко; Андрей Владимирович Жуйков (RU); Андрей Владимирович Жуйков; Марина Витальевна Зубова (RU); Марина Витальевна Зубова
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2006-04-24
Publication date: 2007-11-10

Abstract

FIELD: heat power engineering.

SUBSTANCE: furnace comprises central and peripheral combustion chambers separated by the shield and interconnected through the by-pass port, burning device whose entrance part is set into the space of the peripheral combustion chamber provided with circulating pipe whose inlet face is located in front of the nozzles for supplying injecting agent and air and the outlet face is provided with the burning nozzle and dust source connected with the burning device and valve gates by means of the main and by-pass dust ducts, respectively. The circulating pipe is mounted inside the burning nozzle to define a ring space between them. The burning nozzle and circulation pipe are made of converging pipes. The by-pass dust duct is connected with the source of finely divided dust. The additional heating surfaces are made of deflectors provided with additional heaters and are mounted between the burning device and by-pass port inside the peripheral combustion chamber. Deflectors (18) and (19) are made of vertical plates to define a diverging pipe with converging entrance coaxial to burning device (5). Heaters (20) and (21) are made of additional burners arranged from both sides of burning device (5).

EFFECT: enhanced efficiency.

2 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в топках котлов, работающих на углях.The invention relates to a power system and can be used in the furnaces of coal-fired boilers.

Известна топка, содержащая центральную и периферийные камеры сгорания, разделенные экраном и сообщающиеся перепускными окнами, и горелочные устройства, выходные участки которых заведены в объем периферийных камер сгорания и окружены циркуляционными трубами, перед входными торцами которых размещены сопла подачи инжектирующего агента, а на выходных торцах установлены горелочные насадки с образованием кольцевого зазора между ними, причем каждая циркуляционная труба размещена внутри горелочного насадка, и источники пыли, соединенные с горелочными устройствами основным и байпасным пылепроводами с шиберами (патент РФ №2095684, МПК F23C 5/08, 1997).Known a furnace containing a Central and peripheral combustion chambers, separated by a screen and communicating bypass windows, and burner devices, the output sections of which are brought into the volume of the peripheral combustion chambers and are surrounded by circulation pipes, in front of the inlet ends of which nozzles of the injection of the injecting agent are placed, and at the outlet ends are installed burner nozzles with the formation of an annular gap between them, with each circulation pipe placed inside the burner nozzle, and dust sources connected to burners main and bypass dust pipelines with gates (RF patent No. 2095684, IPC F23C 5/08, 1997).

Недостатком известной топки является малое время пребывания пыли внутри растопочных горелочных устройств, что снижает эффективность воспламенения.A disadvantage of the known furnace is the short residence time of dust inside the ignition burner devices, which reduces the ignition efficiency.

Известна топка, содержащая центральную и периферийные камеры сгорания, разделенные экраном и сообщающиеся перепускным окном, горелочное устройство, выходной участок которого заведен в объем периферийной камеры сгорания и окружен циркуляционной трубой, перед входным торцом которой размещены сопла подачи инжектирующего агента, а на выходном торце установлен горелочный насадок, причем циркуляционная труба размещена внутри горелочного насадка с образованием кольцевого зазора между ними, и источник пыли, соединенный с горелочным устройством основным и байпасным пылепроводами с шибером, при этом байпасный пылепровод соединен с циркуляционной трубой, заведенной вовнутрь основного пылепровода, подключенного к горелочному насадку (патент РФ №2206824, МПК F23С 5/08, 6/04, 2003).A furnace is known that contains a central and peripheral combustion chambers, separated by a screen and communicating with a bypass window, a burner device, the output section of which is introduced into the volume of the peripheral combustion chamber and is surrounded by a circulation pipe, in front of the inlet end of which there are nozzles for supplying an injection agent, and a burner is installed at the outlet end nozzles, and the circulation pipe is placed inside the burner nozzle with the formation of an annular gap between them, and a dust source connected to the burner device Twomey main and bypass pyleprovodami a damper, wherein the bypass pyleprovod connected to the circulation pipe, wound up inside the main pyleprovoda connected to the burner nozzle (RF patent №2206824, IPC F23S 5/08, 6/04, 2003).

Недостатком известной топки является малое время пребывания пыли в зоне высоких температур перед растопкой, что снижает эффективность воспламенения, а так же удаленность стенок периферийной камеры сгорания от факела, что не способствует воспламенению пыли из-за воздушной прослойки между стенками и факелом.A disadvantage of the known furnace is the short residence time of dust in the high temperature zone before kindling, which reduces the ignition efficiency, as well as the distance of the walls of the peripheral combustion chamber from the torch, which does not contribute to ignition of dust due to the air gap between the walls and the torch.

Известна топка, содержащая центральную и периферийную камеры сгорания, разделенные экраном и сообщающиеся перепускным окном, горелочное устройство, выходной участок которого заведен в объем периферийной камеры сгорания и окружен циркуляционной трубой, перед входным торцом которой размещены сопла инжектирующего агента и воздуха, а на выходном торце установлен горелочный насадок, причем циркуляционная труба размещена внутри горелочного насадка с образованием кольцевого зазора между ними, и источники пыли, соединенные с горелочным устройством основным и байпасным пылероводами с шиберами, при этом байпасный пылепровод соединен с циркуляционной трубой, заведенной вовнутрь основного пылепровода, подключенного к горелочному насадку, причем горелочный насадок и циркуляционная труба выполнены в виде конфузоров, а байпасный пылепровод подсоединен к источнику тонкодисперсной пыли (патент РФ №2248501, МПК F23С 5/08, 6/04, 2005).Known a furnace containing a central and peripheral combustion chamber, separated by a screen and communicating with a bypass window, a burner device, the output section of which is brought into the volume of the peripheral combustion chamber and is surrounded by a circulation pipe, in front of the inlet end of which nozzles of the injecting agent and air are placed, and at the outlet end burner nozzles, the circulation pipe being placed inside the burner nozzle with the formation of an annular gap between them, and dust sources connected to the burner With the main and bypass dust ducts with gates, the bypass dust pipe is connected to the circulation pipe brought into the main dust pipe connected to the burner nozzle, the burner nozzle and the circulation pipe made in the form of confusers, and the bypass dust pipe is connected to the dust source 2248501, IPC F23C 5/08, 6/04, 2005).

Недостатком известной топки является малое время пребывания пыли в зоне высоких температур горелочного устройства, что снижает эффективность воспламенения, и быстрое падение температуры ниже точки воспламенения в периферийной камере сгорания из за ее низкой термоэмиссии, а так же удаленность стенок периферийной камеры сгорания от факела, что не способствует воспламенению пыли из-за воздушной прослойки между стенками и факелом.A disadvantage of the known furnace is the short residence time of dust in the high temperature zone of the burner device, which reduces the ignition efficiency, and a rapid drop in temperature below the ignition point in the peripheral combustion chamber due to its low thermal emission, as well as the remoteness of the walls of the peripheral combustion chamber from the flame, which is not contributes to the ignition of dust due to the air gap between the walls and the torch.

Задача изобретения - повышение эффективности воспламенения.The objective of the invention is to increase the efficiency of ignition.

Задача решается тем, чем в топке, содержащей центральную и по меньшей мере одну периферийную камеры сгорания, разделенные экраном и сообщающиеся перепускным окном, горелочное устройство, выходной участок которого заведен в объем периферийной камеры сгорания, с циркуляционной трубой, перед входным торцом которой размещены сопла подачи инжектирующего агента и воздуха, а со стороны выходного торца установлен горелочный насадок так, что циркуляционная труба размещена внутри горелочного насадка с образованием кольцевого зазора между ними, источники пыли, соединенные с горелочным устройством основным и байпасным пылепроводами с шиберами, при этом байпасный пылепровод соединен с циркуляционной трубой, заведенной вовнутрь основного пылепровода, подключенного к горелочному насадку, причем горелочный насадок и циркуляционная труба выполнены в виде конфузоров, а байпасный пылепровод подсоединен к источнику тонкодисперсной пыли, согласно изобретению, в периферийной камере сгорания в зоне распространения факела между горелочным устройством и перепускным окном установлены термоэмиссионные обтекатели с нагревателями, при этом в качестве обтекателей использованы пластины, установленные вертикально в виде раструба с конфузорным входом соосно с горелочным устройством и с зазорами со стенками периферийной камеры сгорания, а в качестве нагревателей использованы горелки, установленные по обе стороны от горелочного устройства и направленные также как и горелочное устройство настильно на обтекатели, причем угол раскрытия факела горелочного устройства больше угла раскрытия раструба.The problem is solved by the fact that in a furnace containing a central and at least one peripheral combustion chamber, separated by a screen and communicated by a bypass window, a burner device, the output section of which is brought into the volume of the peripheral combustion chamber, with a circulation pipe, in front of the inlet end of which there are feed nozzles an injection agent and air, and a burner nozzle is installed on the outlet end side so that the circulation pipe is placed inside the burner nozzle with the formation of an annular gap between them, dust sources connected to the burner device with the main and bypass dust pipes with gates, while the bypass dust pipe is connected to the circulation pipe brought into the main dust pipe connected to the burner nozzle, the burner nozzles and the circulation pipe made in the form of confusers, and the bypass source dust pipe fine dust, according to the invention, in the peripheral combustion chamber in the zone of spread of the torch between the burner device and the bypass window are installed thermionic radomes with heaters, with plates used vertically in the form of a bell with a confuser inlet coaxially with the burner device and with gaps with the walls of the peripheral combustion chamber, and burners installed on both sides of the burner device and directed as well as the burner device flat on the fairings, and the opening angle of the torch of the burner device is greater than the opening angle of the socket.

Установка между горелочным устройством и перепускным окном в периферийной камере сгорания в зоне распространения факела дополнительных термоэмиссионных поверхностей в виде обтекателей, снабженных дополнительными нагревателями, причем в качестве обтекателей используются пластины, установленные вертикально в виде раструба с конфузорным входом соосно с горелочным устройством, а в качестве нагревателей - дополнительные горелки, установленные по обе стороны от горелочного устройства на той же стенке, что и последние, и направленные так же как и горелочное устройство настильно на обтекатели, при этом угол раскрытия факела горелочного устройства больше угла раскрытия раструба, позволяет повысить эффективность воспламенения за счет контакта невоспламенившейся пыли с раскаленными термоэмиссионными поверхностями, что исключает проскок не воспламенившейся пыли в топку.The installation between the burner device and the bypass window in the peripheral combustion chamber in the zone of the flame propagation of additional thermo-emission surfaces in the form of fairings equipped with additional heaters, moreover, plates installed vertically in the form of a bell with a confuser inlet coaxially with the burner device are used as fairings, and as heaters - additional burners installed on both sides of the burner on the same wall as the latter, and directed so the same as the burner device is flat on the fairings, while the opening angle of the torch of the burner device is larger than the opening angle of the socket, it allows to increase the ignition efficiency due to the contact of non-flammable dust with hot thermionic surfaces, which eliminates the breakthrough of non-flammable dust into the furnace.

Факел, подаваемый настильно на обтекатели, чему способствует угол раскрытия факела горелочного устройства, превышающий угол раскрытия раструба, максимально соприкасается с раскаленной поверхностью обтекателей. Температуру поверхности обтекателей выше температуры самовоспламенения пыли обеспечивают дополнительные горелки, установленные по обе стороны от горелочного устройства на той же стенке, что и последнее, что способствует воспламенению невоспламенившейся пыли в горелочном устройстве. Установка дополнительных горелок на той же стенке, что и горелочное устройство упрощает обслуживание всего горелочного блока и обеспечивает компактность установки за счет уменьшения длины разводки труб от источников пыли, воздуха и легковоспламеняющегося топлива.The torch supplied perched on the fairings, which is facilitated by the opening angle of the torch of the burner device that exceeds the opening angle of the bell, is in maximum contact with the hot surface of the fairings. The temperature of the fairing surface above the self-ignition temperature of the dust is provided by additional burners mounted on both sides of the burner device on the same wall as the last, which contributes to the ignition of non-combustible dust in the burner device. The installation of additional burners on the same wall as the burner device simplifies the maintenance of the entire burner unit and ensures a compact installation by reducing the length of the pipe routing from dust, air and flammable fuel sources.

На фиг.1 изображен горизонтальный разрез предлагаемого устройства, на фиг.2 - сечение А-А.Figure 1 shows a horizontal section of the proposed device, figure 2 is a section aa.

Топка содержит центральную и периферийные камеры 1 и 2 сгорания, разделенные экраном 3 и сообщающиеся перепускным окном 4, горелочное устройство 5, выходной участок которого заведен в объем периферийной камеры 2 сгорания и окружен циркуляционной трубой 6, перед входным торцом которой размещены сопло 7 подачи инжектирующего агента и воздушное сопло 8, а на выходном торце установлен горелочный насадок 9, причем циркуляционная труба 6 размещена внутри горелочного насадка 9 с образованием кольцевого зазора 10 между ними. Циркуляционная труба 6 образует также кольцевой зазор 11 с соплом 8 подачи воздуха. Топка содержит также источники 12 и 13 соответственно основной и тонкодисперстной пыли, соединенные с горелочными устройством 5 соответственно основным и байпасным пылепроводами 14 и 15 с шиберами 16 и 17 для регулировки подачи пыли в пылепроводы 14 и 15. Байпасный пылепровод 15 соединен с циркуляционной трубой 6, заведенной вовнутрь основного пылепровода 14, подключенного к горелочному насадку 9, причем горелочный насадок 9 и циркуляционная труба 6 выполнены в виде конфузоров.The furnace contains central and peripheral combustion chambers 1 and 2, separated by a screen 3 and connected by a bypass window 4, a burner 5, the outlet portion of which is introduced into the volume of the peripheral combustion chamber 2 and is surrounded by a circulation pipe 6, in front of the inlet end of which an injection agent nozzle 7 is placed and an air nozzle 8, and a burner nozzle 9 is installed at the outlet end, and the circulation pipe 6 is placed inside the burner nozzle 9 with the formation of an annular gap 10 between them. The circulation pipe 6 also forms an annular gap 11 with an air supply nozzle 8. The furnace also contains sources 12 and 13, respectively, of the main and fine dust, connected to the burner device 5, respectively, of the main and bypass dust pipes 14 and 15 with gates 16 and 17 for adjusting the dust supply to the dust pipes 14 and 15. The bypass dust pipe 15 is connected to the circulation pipe 6, brought inside the main dust pipe 14 connected to the burner nozzle 9, and the burner nozzles 9 and the circulation pipe 6 are made in the form of confusers.

Между горелочным устройством 5 и перепускным окном 4 в периферийной камере 2 сгорания в зоне факела установлены дополнительные термоэмиссионные поверхности в виде обтекателей 18 и 19, выполненные в виде раструба с конфузорным входом из вертикальных, установленных соосно с горелочным устройством пластин, снабженных дополнительными нагревателями 20 и 21, в виде горелок, установленных по обе стороны от горелочного устройства 5 на той же стенке, что и горелочное устройство 5, и направленные также, как и горелочное устройство 5, настильно на обтекатели 18 и 19. При этом угол раскрытия факела горелочного устройства больше угла раскрытия раструба. Пластины могут быть выполнены из термостойкого металла или керамики и установлены с вертикальными щелевыми зазорами 22 со стенками периферийной камеры 2 сгорания для рециркуляции и усреднения температуры горячих топочных газов внутри камеры 2 сгорания.Between the burner 5 and the bypass window 4 in the peripheral combustion chamber 2 in the flame zone, additional thermo-emission surfaces are installed in the form of fairings 18 and 19, made in the form of a bell with a confuser inlet from vertical plates equipped with coaxial burner plates equipped with additional heaters 20 and 21 , in the form of burners installed on both sides of the burner device 5 on the same wall as the burner device 5, and directed in the same way as the burner device 5, flat on the streamline ate 18 and 19. In this case, the angle of the torch of the burner device is greater than the angle of the opening of the bell. The plates can be made of heat-resistant metal or ceramic and are installed with vertical slotted gaps 22 with the walls of the peripheral combustion chamber 2 for recirculation and averaging of the temperature of the hot flue gases inside the combustion chamber 2.

Топка работает следующим образом.The furnace works as follows.

При включении дополнительных нагревателей 20 и 21 термоэмиссионные поверхности обтекателей 18 и 19 прогреваются до температуры самовоспламенения пыли. С помощью запальника (не обозначен) воспламеняется легковоспламеняющееся топливо (газ, мазут, соляровое масло или термоуголь), подаваемое в сопло 7, с одновременной подачей воздуха в сопло 8, прогревая все горелочное устройство 5. После прогрева подается тонкодисперсная пыль в растопочном режиме в циркуляционную трубу 6 с помощью шибера 17 по пылепроводу 15 от источника 13 пыли. Пыль воспламеняется в факеле сопла 7 и поступает далее в горелочный насадок 9, который также прогревается горящей пылью. Затем открывается шибер 16 на основном пылепроводе 14, и подается пыль в растопочном режиме в горелочный насадок 9 от источника 12 основной пыли. Проходя по кольцевому зазору 10 пыль прогревается и выделяет горючие летучие, которые воспламеняются от факела, выходящего из циркуляционной трубы 6. Выходя из горелочного устройства 5 пыль соприкасается с термоэмиссионными поверхностями обтекателей 18 и 19. Пыль, невоспламенившаяся в горелочном устройстве 5, воспламеняется при контакте с раскаленными обтекателями 18 и 19, предотвращая проскок невоспламенившейся пыли в топку. После выхода на рабочий режим нагреватели 20 и 21 и сопло 7 отключаются, а воздух продолжает поступать в сопло 8 одновременно с пылью через пылепроводы 14 и 15. При работе горелочного устройства 5 и нагревателей 20 и 21 за счет эжекции факела через вертикальные щелевые зазоры 22 происходит рециркуляция горячих топочных газов и усреднение температуры по всему сечению периферийной камеры 2 сгорания. Это приводит к увеличению тепловой инерцию и повышает термоэмиссию обтекателей, так как горячие топочные газы постоянно рециркулируют внутри периферийной камеры 2 сгорания.When additional heaters 20 and 21 are turned on, the thermionic surfaces of the fairings 18 and 19 are heated to the autoignition temperature of the dust. Using a pilot light (not indicated), flammable fuel (gas, fuel oil, solar oil or thermal coal) is ignited, supplied to the nozzle 7, while air is supplied to the nozzle 8, warming the entire burner device 5. After heating, fine dust is fed in the ignition mode in circulation the pipe 6 using the gate 17 through the dust pipe 15 from the source 13 of the dust. The dust ignites in the torch of the nozzle 7 and then enters the burner nozzles 9, which is also heated by burning dust. Then the gate 16 opens on the main dust pipe 14, and the dust is fed in the ignition mode to the burner nozzles 9 from the source 12 of the main dust. Passing through the annular gap 10, the dust warms up and releases flammable volatiles that ignite from the torch exiting the circulation pipe 6. Leaving the burner device 5, the dust comes in contact with the thermionic surfaces of the cowls 18 and 19. The dust, which is not ignited in the burner device 5, ignites in contact with hot fairings 18 and 19, preventing the breakthrough of non-combustible dust into the furnace. After entering the operating mode, the heaters 20 and 21 and the nozzle 7 are turned off, and the air continues to flow into the nozzle 8 simultaneously with the dust through the dust pipes 14 and 15. When the burner device 5 and the heaters 20 and 21 are working due to the ejection of the torch through the vertical slotted gaps 22, recirculation of hot flue gases and temperature averaging over the entire cross section of the peripheral combustion chamber 2. This leads to an increase in thermal inertia and increases the thermal emission of the fairings, since hot flue gases are constantly recycled inside the peripheral combustion chamber 2.

Таким образом достигается решение задачи изобретения - повышение эффективности воспламенения за счет установки дополнительных термоэмиссионных поверхностей в зоне распространения факела горелочного устройства.Thus, the solution of the problem of the invention is achieved - increasing the ignition efficiency by installing additional thermionic surfaces in the zone of spread of the torch of the burner device.

Claims

A furnace containing a central and at least one peripheral combustion chamber separated by a screen and communicating with a bypass window, a burner device, the outlet portion of which is brought into the volume of the peripheral combustion chamber, with a circulation pipe, in front of the inlet end of which there are nozzles for supplying an injection agent and air and a burner nozzle is installed on the output side so that the circulation pipe is placed inside the burner nozzle with the formation of an annular gap between them, the dust sources are connected with the burner device, the main and bypass dust pipes with gates, while the bypass dust pipe is connected to the circulation pipe inserted into the main dust pipe connected to the burner nozzle, the burner nozzles and the circulation pipe made in the form of confusers, and the bypass dust pipe is connected to the dust source, characterized in that in the peripheral combustion chamber in the zone of spread of the torch between the burner device and the bypass window installed thermal emission fairing and with heaters, in this case, plates installed vertically in the form of a bell with a confuser inlet coaxially with the burner device and with gaps with the walls of the peripheral combustion chamber are used as fairings, and burners installed on both sides of the burner device and directed so the same as the burner device, flat on the fairings, and the opening angle of the torch of the burner device is greater than the opening angle of the socket.