RU2343347C1

RU2343347C1 - Furnace

Info

Publication number: RU2343347C1
Application number: RU2007117228/06A
Authority: RU
Inventors: Виталий Алексеевич Дубровский (RU); Виталий Алексеевич Дубровский; Марина Витальевна Зубова (RU); Марина Витальевна Зубова; Жорж Леонидович Евтихов (RU); Жорж Леонидович Евтихов; Михаил Иннокентьевич Шукайлов (RU); Михаил Иннокентьевич Шукайлов
Priority date: 2007-05-08
Filing date: 2007-05-08
Publication date: 2009-01-10

Abstract

FIELD: heating systems.

SUBSTANCE: invention refers to heat engineering and can be used at thermal power stations in slag-tap removal boilers. Furnace consists of a central combustion chamber and at least one periphery combustion chamber with a burner device lead inside periphery combustion chamber through the walls. Burner device consists of coaxial nozzles which supply fines and air and are lead coaxially inside coaxial circulating pipe and burner tip, thus forming annular gaps which form a turning assembly arranged behind external walls of periphery combustion chamber in a cold zone. At that circulating pipe and burner tip have the possibility of synchronous axial turning and longitudinal axial displacement relative to fines and air supplying nozzles as well as periphery combustion chamber walls wherethrough they are lead, at that between circulating pipe and burner tip there installed are radial plate inserts, and circulating pipe and burner tip are knee- and arc-shaped.

EFFECT: providing the boiler lighting-up, and after that the possibility of back up firing of the above-bottom space of central combustion chamber in order to improve efficiency of molten slag flow.

3 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях в топках котлов с жидким шлакоудалением.The invention relates to a power system and can be used in thermal power plants in the furnaces of boilers with liquid slag removal.

Известна топка, содержащая центральную и периферийные камеры сгорания, разделенные экраном и сообщающиеся перепускным окном, горелочное устройство, размещенное внутри каждой периферийной камеры сгорания и содержащее коаксиально установленные циркуляционную трубу и горелочный насадок, размещенные первая внутри последнего с образованием кольцевого зазора между ними, при этом перед входными торцами циркуляционной трубы и горелочного нададка соосно им коаксиально установлены сопла подачи пыли и воздуха с кольцевыми зазорами между ними, соединенные с источниками пыли и воздуха, причем центральная камера сгорания содержит под, размещенный ниже пода периферийной камеры сгорания (Патент РФ №2095684 F23С 5/08, 1997).Known a furnace containing a Central and peripheral combustion chambers, separated by a screen and communicating bypass window, a burner device located inside each peripheral combustion chamber and containing a coaxially installed circulation pipe and burner nozzles, placed the first inside the latter with the formation of an annular gap between them, while before the inlet ends of the circulation pipe and the burner nozzle coaxially mounted with them nozzles for supplying dust and air with annular gaps between it and, connected to sources of dust and air, the central combustion chamber containing below, located below the bottom of the peripheral combustion chamber (RF Patent No. 2095684 F23C 5/08, 1997).

Недостатком известной топки является фиксированное положение горелочного устройства, не позволяющее его использовать для коррекции факела в центральной камере сгорания.A disadvantage of the known furnace is the fixed position of the burner device, which does not allow it to be used to correct the torch in the central combustion chamber.

Известна топка, содержащая центральную и, по меньшей мере, одну периферийную камеры сгорания, разделенные экраном и сообщающиеся перепускным окном, горелочное устройство, заведенное в объем периферийной камеры сгорания через торцевую стенку, и содержащее коаксиально установленные циркуляционную трубу и горелочный насадок, первую внутри последнего, с образованием кольцевого зазора между ними, при этом во входной торец циркуляционной трубы заведены соосно с кольцевыми зазорами коаксиально установленные сопла подачи инжектирующего агента, соединенные с источниками топлива и воздуха (Патент РФ №2206824, F23С 5/08, 6/04, 2003, патент РФ №2290564, F23С 6/04, 2006).Known furnace, containing a Central and at least one peripheral combustion chamber, separated by a screen and communicating bypass window, a burner device, introduced into the volume of the peripheral combustion chamber through the end wall, and containing a coaxially installed circulation pipe and burner nozzles, the first inside the latter, with the formation of an annular gap between them, while in the inlet end of the circulation pipe, coaxially mounted injection nozzles of injecting age are aligned coaxially with the annular gaps nta connected to sources of fuel and air (RF Patent No. 2206824, F23C 5/08, 6/04, 2003, RF patent No. 2290564, F23C 6/04, 2006).

Недостатком известной топки является фиксированное положение горелочного устройства, не позволяющее его использовать для коррекции факела в центральной камере сгорания топки.A disadvantage of the known furnace is the fixed position of the burner device, which does not allow it to be used to correct the torch in the central combustion chamber of the furnace.

Известна топка, содержащая центральную и, по меньшей мере, одну периферийную камеры сгорания, разделенные экраном и сообщающиеся перепускным окном, горелочное устройство, заведенное в объем периферийной камеры сгорания через торцевую стенку и содержащее коаксиально установленные циркуляционную трубу и горелочный насадок, первую внутри последнего, с образованием кольцевого зазора между ними, при этом во входной торец циркуляционной трубы заведено соосно с циркуляционной трубой с кольцевым зазором сопло подачи пыли, соединенное с источником пыли, при этом центральная камера сгорания содержит под и летку для выхода жидкого шлака, размещенные ниже пода периферийной камеры сгорания, в верхней части которой установлена дополнительная горелка, направленная на под центральной камеры сгорания через перепускное окно, причем периферийная камера сгорания выполнена в виде муфеля (Патент РФ №2294484, F23С 5/08).Known furnace, containing a Central and at least one peripheral combustion chamber, separated by a screen and communicating bypass window, a burner device, introduced into the volume of the peripheral combustion chamber through the end wall and containing a coaxially installed circulation pipe and burner nozzles, the first inside the latter, with the formation of an annular gap between them, while in the inlet end of the circulation pipe a dust nozzle connected to the source is connected coaxially with the circulation pipe with an annular gap dust, and the central combustion chamber contains under and a recess for the exit of liquid slag located below the hearth of the peripheral combustion chamber, in the upper part of which an additional burner is installed, aimed at under the central combustion chamber through the bypass window, and the peripheral combustion chamber is made in the form of a muffle (RF patent No. 2294484, F23C 5/08).

Недостатком известной топки является использование для растопки котла и коррекции факела в центральной камере сгорания двух горелок, что экономически не выгодно.A disadvantage of the known firebox is the use of two burners for kindling the boiler and correcting the torch in the central combustion chamber, which is not economically viable.

Задача изобретения - повышение экономичности работы котла.The objective of the invention is to increase the efficiency of the boiler.

Поставленная задача решается тем, что в топке, содержащей центральную и, по меньшей мере, одну периферийную камеры сгорания, разделенные экраном и сообщающиеся перепускным окном, горелочное устройство, заведенное внутрь периферийной камеры сгорания через торцевую или боковую стенки и содержащее коаксиально установленные циркуляционную трубу и горелочный насадок, первую внутри последнего, с образованием кольцевого зазора между ними, во входные торцы которых заведены соосно входным участкам коаксиально установленные сопла подачи, соответственно пыли и воздуха с кольцевыми зазорами между ними, соединенные с источниками пыли и воздуха, при этом центральная камера сгорания содержит под и летку для выхода жидкого шлака, размещенные ниже пода периферийной камеры сгорания, выполненной в виде муфеля, согласно изобретению циркуляционная труба и горелочный насадок жестко скреплены между собой радиальными пластинчатыми вставками, на выходных участках выполнены колено- или дугообразными и имеют возможность синхронного осевого поворота и продольного осевого перемещения относительно сопел подачи соответственно пыли и воздуха и стенок периферийной камеры сгорания, через которые они заведены.The problem is solved in that in a furnace containing a central and at least one peripheral combustion chamber, separated by a screen and communicating by a bypass window, a burner device brought into the peripheral combustion chamber through an end or side wall and containing a coaxially installed circulation pipe and burner nozzles, the first inside the latter, with the formation of an annular gap between them, into the inlet ends of which are coaxially mounted feed nozzles aligned with the inlet portions, respectively dust and air with annular gaps between them, connected to sources of dust and air, while the central combustion chamber contains an under and a recess for the exit of liquid slag located below the hearth of the peripheral combustion chamber, made in the form of a muffle, according to the invention, a circulation pipe and a burner nozzle rigidly fastened together by radial plate inserts, at the output sections are made knee-shaped or arched and have the ability to synchronous axial rotation and longitudinal axial movement relative to relative to nozzles for supplying dust and air and the walls of the peripheral combustion chamber, through which they are introduced, respectively.

Жесткое крепление между собой циркуляционной трубы и горелочного насадка радиальными пластинчатыми вставками, а также выполнение их на выходных участках колено- или дугообразными позволяет осуществить снхронный осевой поворот и продольное осевое перемещение циркуляционной трубы и горелочного насадка относительно сопел подачи соответственно пыли и воздуха и стенок периферийной камеры сгорания, через которые они заведены. Сопла подачи находятся за наружной стенкой периферийной камеры сгорания, в холодной зоне, и входные торцы горелочного насадка и циркуляционной трубы также находятся за наружными стенками периферийной камеры сгорания, что обеспечивает надежный осевой поворот и продольное перемещение, так как поворотный узел находится в холодной зоне. При этом с помощью поворота одним горелочным устройством обеспечивается как растопка котла, так и подсветка его факелом надподового пространства центральной камеры сгорания, повышающая эффективность вытекания жидкого шлака из летки центральной камеры сгорания.Rigid fastening of the circulation pipe and the burner nozzle with radial plate inserts, as well as making them knee-shaped or arched at the output sections, allows for simultaneous axial rotation and longitudinal axial movement of the circulation pipe and the burner nozzle relative to the nozzles for supplying dust and air and the walls of the peripheral combustion chamber, respectively through which they are led. The feed nozzles are located behind the outer wall of the peripheral combustion chamber, in the cold zone, and the inlet ends of the burner nozzle and the circulation pipe are also located behind the outer walls of the peripheral combustion chamber, which ensures reliable axial rotation and longitudinal movement, since the rotary assembly is in the cold zone. In this case, by turning one burner device, both the kindling of the boiler and the torch illumination of the supernatal space of the central combustion chamber are provided, which increases the efficiency of the flow of liquid slag from the notch of the central combustion chamber.

На фиг.1 изображен вертикальный разрез топки котла с установкой горелочного устройства с коленообразными выходными участками в торцевой стенке периферийной камеры сгорания в положении «для растопки котла», на фиг.2 - вертикальный разрез топки котла с установкой горелочного устройства с коленообразными выходными участками в положении «для подсветки» факелом горелочного устройства надподового пространства центральной камеры сгорания, на фиг.3 - горизонтальный разрез топки котла с установкой горелочного устройства с дугообразными выходными участками в боковой стенке периферийной камеры сгорания.In Fig.1 shows a vertical section of the boiler furnace with the installation of a burner with knee-shaped outlet sections in the end wall of the peripheral combustion chamber in the "for lighting the boiler", Fig.2 is a vertical section of the furnace of the boiler with the installation of a burner with knee-shaped outlet sections in position "For illumination" with a torch of the burner device of the under-water space of the central combustion chamber, Fig. 3 is a horizontal section through the boiler furnace with the installation of a burner with arcuate exit areas in the side wall of the peripheral combustion chamber.

Топка содержит центральную 1 и, по меньшей мере, одну периферийную 2 камеры сгорания, разделенные экраном 3 и сообщающиеся перепускным окном 4, горелочное устройство 5, заведенное внутрь периферийной камеры 1 сгорания через торцевую 6 или боковую 7 стенки периферийной камеры 2 сгорания и содержащее коаксиально установленные циркуляционную трубу 8 и горелочный насадок 9 с образованием кольцевого зазора 10 между ними, в расширенные входные торцы 11 и 12 которых заведены соосно входным участкам с кольцевыми зазорами 13 и 14 коаксиально установленные сопла 15 и 16 подачи соответственно пыли высокой концентрации (ПВК) и горячего воздуха. Эти сопла подачи соединены с источниками 17 и 18 пыли высокой концентрации (ПВК) и горячего воздуха, при этом сопла 15 и 16 установлены стационарно и неподвижно и жестко скреплены между собой на входных участках. Центральная камера 2 сгорания содержит под 19 и летку 20 для выхода жидкого шлака, размещенные ниже пода 21 периферийной камеры 1 сгорания, выполненной в виде муфеля, причем циркуляционная труба 8 и горелочный насадок 9 жестко скреплены между собой радиальными пластинчатыми вставками 22 и на своих выходных участках выполнены в виде колена 23 (фиг.1, 2) (или дуги 24, фиг.3), и имеют возможность синхронного осевого поворота относительно сопел 15 и 16 подачи соответственно пыли высокой концентрации и горячего воздуха. В торцевой 6 (или боковой 7) стенке выполнено цилиндрическое отверстие 25, в которое с кольцевым зазором 26 заведены горелочный насадок 9 с циркуляционной трубой 8 внутри, имеющие возможность осевого поворота и продольного осевого перемещения относительно стенки 6 (или 7). При этом в кольцевом зазоре 26 может быть установлен подшипник (не обозначен) для облегчения осевого поворота и продольного осевого перемещения горелочного насадка 9 с циркуляционной трубой 8 внутри. Поворотный узел горелочного устройства 5 размещен вне периферийной камеры 2 сгорания, в холодной зоне, и включает попарно скрепленные на входных и выходных участках выходные торцы сопел 15 и 16 подачи пыли и воздуха и входные торцы 11 и 12 циркуляционной трубы 8 и горелочного насадка 9, телескопически заведенные друг в друга своими соответственно выходными и входными торцами, выполненными с кольцевыми зазорами 13 и 14, и обеспечивает не только осевой поворот горелочного насадка 9 с циркуляционной трубой 8 внутри относительно стационарных сопел 15 и 16 подачи пыли и воздуха, но и осевое продольное перемещение горелочного насадка 9 и циркуляционной трубы 8 относительно сопел 16 и 15 за счет телескопического исполнения поворотного узла. Внутри периферийной камеры 2 сгорания установлены две запальные горелки 27 для прогрева муфеля периферийной камеры 2 и для прогрева выходного участка горелочного устройства 5, расположенного внутри периферийной камеры 2, перед растопкой котла, соединенные с источниками 28 и 29 соответственно легковоспламеняющегося топлива и горячего воздуха. Для поворота горелочного устройства 5 установлен рычаг 30 в хомуте 31, охватывающем расширеный входной торец 12 горелочного насадка 9. Горелочное устройство 5 выполнено из термостойкой стали.The furnace contains a central 1 and at least one peripheral 2 combustion chambers separated by a screen 3 and communicating with a bypass window 4, a burner 5 inserted inside the peripheral combustion chamber 1 through an end 6 or side 7 wall of the peripheral combustion chamber 2 and containing coaxially mounted the circulation pipe 8 and the burner nozzles 9 with the formation of an annular gap 10 between them, into the extended inlet ends 11 and 12 of which are coaxially inserted into the inlet sections with annular gaps 13 and 14 coaxially installed nozzles 15 and 16 supply, respectively, of high concentration dust (PVC) and hot air. These feed nozzles are connected to sources of high concentration dust (high density dust) and hot air 17 and 18, while nozzles 15 and 16 are stationary and fixed and rigidly fastened together at the inlet sections. The central combustion chamber 2 contains, under 19 and a notch 20 for the exit of liquid slag, located below the hearth 21 of the peripheral combustion chamber 1, made in the form of a muffle, and the circulation pipe 8 and the burner nozzles 9 are rigidly fastened to each other by radial plate inserts 22 and at their output sections made in the form of a knee 23 (Fig.1, 2) (or arc 24, Fig.3), and have the possibility of synchronous axial rotation relative to the nozzles 15 and 16, respectively, of supplying high concentration dust and hot air. A cylindrical hole 25 is made in the end 6 (or lateral 7) wall, into which the burner nozzles 9 are introduced with an annular gap 26 with a circulation pipe 8 inside, with the possibility of axial rotation and longitudinal axial movement relative to wall 6 (or 7). In this case, a bearing (not indicated) can be installed in the annular gap 26 to facilitate axial rotation and longitudinal axial movement of the burner nozzle 9 with the circulation pipe 8 inside. The rotary assembly of the burner device 5 is located outside the peripheral combustion chamber 2, in the cold zone, and includes the output ends of the dust and air nozzles 15 and 16 and the input ends 11 and 12 of the circulation pipe 8 and the burner nozzle 9 telescopically coupled at the input and output sections brought into each other by their respective output and input ends, made with annular gaps 13 and 14, and provides not only the axial rotation of the burner nozzle 9 with the circulation pipe 8 inside relative to the stationary nozzles 15 16 supply air and dust, but also an axial longitudinal movement of the burner nozzle 9 and circulating pipe 8 relative to the nozzles 16 and 15 due to the execution of the telescopic pivoting node. Two ignition burners 27 are installed inside the peripheral combustion chamber 2 for heating the muffle of the peripheral chamber 2 and for heating the output section of the burner device 5, located inside the peripheral chamber 2, before ignition of the boiler, connected to sources 28 and 29 of flammable fuel and hot air, respectively. To rotate the burner device 5, a lever 30 is installed in the clamp 31, covering the expanded inlet end 12 of the burner nozzle 9. The burner device 5 is made of heat-resistant steel.

Топка работает следующим образом. Включаются запальные горелки 27 при подаче легковоспламеняющегося топлива и воздуха от источников 28 и 29 топлива и воздуха и прогреваются периферийная камера 2 сгорания и выходной участок горелочного устройства 5, размещенный внутри периферийной камеры сгорания 2. Затем в растопочном режиме подаются в горелочное устройство 5 пыль высокой концентрации (ПВК) с первичным воздухом и горячий воздух от источников 17 и 18 пыли (ПВК) и горячего воздуха. В растопочном режиме горелочное устройство 5 устанавливается с помощью рычага 30 так, что ось выходного участка его располагается горизонтально, а после растопки ось выходного участка направляется поворотом рычага 30 на летку 20 центральной камеры 1 сгорания для подсветки факелом горелочного устройства 5 надподового пространства центральной камеры 1 сгорания с целью обеспечения надежной эвакуации жидкого шлака из пода 19 центральной камеры 1 сгорания. Осуществляется синхронный осевой поворот одновременно горелочного насадка 9 и циркуляционной трубы 8, размещенной внутри горелочного 7 насадка и жестко скрепленного с ним. Для более точного направления факела горелочного устройства 5 на летку 20 осуществляется также осевое синхронное продольное перемещение горелочного насадка 9 с циркуляционной трубой 8 внутри относительно стенки 6 (или 7) периферийной камеры 2 сгорания в зазоре 26 с одновременным осевым продольным перемещением относительно стационарных сопел 15 и 16 подачи пыли и горячего воздуха, обеспечиваемым зазорами 13 и 14 и телескопическим исполнением поворотного узла. В горелочном устройстве 5 осуществляется ступенчатая подача горячего воздуха и ступенчатое смешение его с пылью, для чего используется система из двух коаксиальных труб - циркуляционной трубы 8 и горелочного насадка 9. Пыль высокой концентрации (ПВК) подается с первичным воздухом в сопло 15, на выходе из которого за счет эжекции подсасывается через кольцевые зазоры 13 вторичный воздух, подаваемый из сопла 16. В циркуляционной трубе 8 происходит турбулентное смешение пыли высокой концентрации со вторичным воздухом для разбавления ПВК до оптимальной растопочной концентрации, и далее на выходном торце циркуляционной трубы 8 пыль смешивается с третичным воздухом, выходящим из выходного торца горелочного насадка 9, где происходит воспламенение пыли от запальной горелки 27. После стабилизации воспламенения запальные горелки 27 отключаются, а после выхода котла на рабочий режим горелочное устройство 5 направляется осью своего выходного участка с помощью поворота рычагом 30 на летку 20 для подсветки надподового пространства центральной камеры 1 сгорания и обеспечивает вытекание жидкого шлака из летки 20.The furnace works as follows. Ignition burners 27 are turned on when flammable fuel and air are supplied from sources of fuel and air 28 and 29, and the peripheral combustion chamber 2 and the outlet section of the burner device 5 located inside the peripheral combustion chamber 2 are heated. Then, high-concentration dust is fed into the burner device 5. (PVC) with primary air and hot air from sources 17 and 18 of dust (PVC) and hot air. In the ignition mode, the burner device 5 is installed using the lever 30 so that the axis of the outlet section is horizontal, and after the ignition, the axis of the outlet section is directed by turning the lever 30 to the notch 20 of the central combustion chamber 1 to illuminate the torch of the burner device 5 above the under-water space of the central combustion chamber 1 in order to ensure reliable evacuation of liquid slag from the hearth 19 of the Central combustion chamber 1. A synchronous axial rotation of both the burner nozzle 9 and the circulation pipe 8 located inside the burner 7 nozzle and rigidly fastened to it is carried out. For a more accurate direction of the torch of the burner device 5 to the notch 20, axial synchronous longitudinal movement of the burner nozzle 9 with the circulation pipe 8 inside relative to the wall 6 (or 7) of the peripheral combustion chamber 2 is also carried out in the gap 26 with simultaneous axial longitudinal movement relative to the stationary nozzles 15 and 16 the supply of dust and hot air provided by the gaps 13 and 14 and the telescopic design of the rotary assembly. In the burner device 5, a stepwise supply of hot air and stepwise mixing it with dust is carried out, for which a system of two coaxial pipes is used - a circulation pipe 8 and a burner nozzle 9. High concentration dust (PVC) is supplied with primary air to the nozzle 15, at the exit of which, due to ejection, secondary air supplied from the nozzle 16 is sucked through annular gaps 13. In the circulation pipe 8 turbulent mixing of high concentration dust with secondary air takes place to dilute the PVC to the optimum flax concentration, and then at the outlet end of the circulation pipe 8, the dust is mixed with tertiary air leaving the outlet end of the burner nozzle 9, where the dust ignites from the ignition burner 27. After stabilizing the ignition, the ignition burners 27 are turned off, and after the boiler enters the operating mode the burner device 5 is guided by the axis of its outlet section by turning the lever 30 to the notch 20 to illuminate the supravent space of the central combustion chamber 1 and allows liquid to flow out th slag from letka 20.

Таким образом, благодаря возможности поворота и осевого продольного перемещения подвижной части горелочного устройства 5, обеспечивается не только растопка котла, но и подсветка надподового пространства центральной камеры 1 сгорания, что исключает застывание жидкого шлака и, как следствие, перерыв в работе котла, чем и достигается выполнение задачи изобретения, при этом поворотный узел вынесен за наружную стенку периферийной камеры 2 сгорания, в холодную зону, что обеспечивает надежность его работы.Thus, due to the possibility of rotation and axial longitudinal movement of the movable part of the burner device 5, not only is the kindling of the boiler ensured, but also the illumination of the underfloor space of the central combustion chamber 1 is ensured, which eliminates solidification of the liquid slag and, as a consequence, a break in the operation of the boiler, which is achieved the fulfillment of the task of the invention, while the rotary node is placed outside the outer wall of the peripheral combustion chamber 2, in a cold zone, which ensures the reliability of its operation.

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 inserted into the volume of the peripheral combustion chamber through an end (side) wall and containing a coaxially mounted circulation pipe and burner nozzles, the first inside the last with the formation of an annular gap between them, into the expanded inlet ends of which are coaxially inserted into the inlet portions with annular gaps, the supply nozzles are coaxially mounted about dust and air, connected to sources of dust and air, while the central combustion chamber contains a bottom and outlet for liquid slag, located below the bottom of the peripheral combustion chamber, made in the form of a muffle, characterized in that the circulation pipe and the burner nozzles are rigidly fastened between radial inserts, made at the output section knee-shaped (arched) and have the ability to synchronous axial rotation and longitudinal axial movement relative to the nozzles for the supply of dust and air and the walls of the periphery malarial combustion chamber, through which they are wound.