RU2348861C1 - Swirling-type furnace for solid fuel ignition - Google Patents

Swirling-type furnace for solid fuel ignition Download PDF

Info

Publication number
RU2348861C1
RU2348861C1 RU2008100419/06A RU2008100419A RU2348861C1 RU 2348861 C1 RU2348861 C1 RU 2348861C1 RU 2008100419/06 A RU2008100419/06 A RU 2008100419/06A RU 2008100419 A RU2008100419 A RU 2008100419A RU 2348861 C1 RU2348861 C1 RU 2348861C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzles
fuel
furnace
air
secondary air
Prior art date
Application number
RU2008100419/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Станислав Михайлович Шестаков (RU)
Станислав Михайлович Шестаков
Виктор Васильевич Компанеец (RU)
Виктор Васильевич Компанеец
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "НЕВЭНЕРГОПРОМ" (ЗАО "НЕВЭНЕРГОПРОМ")
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 Закрытое акционерное общество "НЕВЭНЕРГОПРОМ" (ЗАО "НЕВЭНЕРГОПРОМ") filed Critical Закрытое акционерное общество "НЕВЭНЕРГОПРОМ" (ЗАО "НЕВЭНЕРГОПРОМ")
Priority to RU2008100419/06A priority Critical patent/RU2348861C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2348861C1 publication Critical patent/RU2348861C1/en

Links

Abstract

FIELD: heating.
SUBSTANCE: invention relates to heat engineering and, particularly, to solid fuel burning and may be used, for example, at heat power plants and in industrial and heating boiler stations. The technical task of the invention is to increase fuel burn-up, improve efficiency factor, reduce nitrogen oxide and sulfur emissions in swirling-type furnace. The above task is solved by using swirling-type furnace containing combustion chamber with prismatic furnace hopper, nozzles for air-fuel mixture supply. The nozzles are installed in the medium part of the combustion chamber. There are also the undergrate blast unit and secondary air nozzles being installed at the side from air-fuel mixture supply nozzles. The secondary air nozzles are installed so that the angle between longitudinal axis of each secondary air nozzle and longitudinal axis of each air and fuel mixture supply nozzle is +5…+45° in axes projection to the adjoining vertical wall of furnace. It reduces nitrogen oxide emissions.
EFFECT: increase of fuel burn-up, improvement of efficiency factor and reduction of nitrogen oxide and sulfur emissions in swirling-type furnace.
4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике, к области сжигания твердого топлива и может быть использовано, например, на тепловых электростанциях и в промышленных и отопительных котельных.The invention relates to heat engineering, to the field of solid fuel combustion and can be used, for example, in thermal power plants and in industrial and heating boilers.

В настоящее время эра преимущественного использования газового топлива на тепловых электростанциях и в промышленных и отопительных котельных подходит к концу. Сжигание твердого топлива для получения тепловой и электрической энергии находит все большее применение. Но сжигание твердого топлива должно происходить с приемлемой экономичностью и улучшенными экологическими характеристиками, прежде всего, с пониженной эмиссией оксидов азота.Currently, the era of predominant use of gas fuel in thermal power plants and in industrial and heating boilers is coming to an end. The burning of solid fuels to produce heat and electricity is increasingly used. But the burning of solid fuels should occur with acceptable efficiency and improved environmental performance, especially with reduced emissions of nitrogen oxides.

Известна вихревая топка для сжигания органического топлива (SU 340836) с верхним выводом продуктов сгорания, содержащая, по крайней мере, одну щелевую горелку для подачи смеси топлива с воздухом, причем с целью повышения эффективности сжигания топлива над горелкой установлен козырек с отверстием для эжектирования к корню факела продуктов сгорания, а в нижней части топки размещено сопло вторичного воздуха, выполненное, например, щелевым. Горелка наклонена вниз под углом 30…60° к горизонтали. Смесь топлива с воздухом подается в топку через щелевую горелку, установленную, например, на фронтовой стенке. За счет взаимодействия двух струй - горелочного дутья и вторичного (нижнего) дутья - образуется нижняя вихревая зона с горизонтальной осью вращения, в которой циркулируют горячие дымовые газы и крупные частицы топлива. Над нижней вихревой зоной располагается прямоточная часть факела. При этом мелкие частицы топлива горят в прямоточной части факела, а средние и крупные частицы горят в нижней вихревой зоне в условиях многократной циркуляции. В процессе выгорания в нижней вихревой зоне средние и крупные частицы уменьшаются до размера, при котором они выносятся из нижней вихревой зоны в прямоточную часть факела. Вследствие многократной циркуляции горячих газов и горящих частиц топлива в нижней вихревой зоне обеспечивается устойчивость воспламенения подаваемого в топку свежего топлива, интенсифицируется теплообмен, выравниваются поля температур и лучистых потоков по высоте и глубине топки, снижается общий уровень температур газов, уменьшается шлакование топочных поверхностей нагрева. Эта топка позволяет повысить эффективность сжигания топлива и, следовательно, снизить потери тепла от механического недожога топлива.Known vortex furnace for burning fossil fuels (SU 340836) with an upper outlet of combustion products containing at least one slit burner for supplying a mixture of fuel with air, and in order to increase the efficiency of burning fuel above the burner a visor with a hole for ejection to the root is installed torch of combustion products, and in the lower part of the furnace there is a nozzle of secondary air, made, for example, slotted. The burner is inclined downward at an angle of 30 ... 60 ° to the horizontal. A mixture of fuel and air is fed into the furnace through a slit burner mounted, for example, on the front wall. Due to the interaction of two jets - a burner blast and a secondary (lower) blast - a lower vortex zone is formed with a horizontal axis of rotation, in which hot flue gases and large fuel particles circulate. Direct-flow part of the torch is located above the lower vortex zone. In this case, small particles of fuel burn in the direct-flow part of the torch, and medium and large particles burn in the lower vortex zone under conditions of multiple circulation. In the process of burnout in the lower vortex zone, medium and large particles are reduced to the size at which they are carried out from the lower vortex zone into the direct-flow part of the torch. Due to the repeated circulation of hot gases and burning fuel particles in the lower vortex zone, the ignition stability of the fresh fuel supplied to the furnace is ensured, heat transfer is intensified, the temperature and radiant flux fields are aligned along the height and depth of the furnace, the overall gas temperature level decreases, and the slagging of the heating heating surfaces decreases. This furnace allows to increase the efficiency of fuel combustion and, therefore, to reduce heat loss from mechanical underburning of fuel.

Однако в процессе эксплуатации выявился ряд недостатков этой вихревой топки.However, during operation, a number of drawbacks of this vortex furnace were revealed.

При сжигании высокореакционного твердого топлива, например, каменных и бурых углей относительно тонкого гранулометрического состава, в такой топке образуется достаточно большое количество оксидов азота. При подаче воздуха в виде первичного и вторичного (так называемого нижнего дутья) в этой топке отсутствуют зоны с пониженной концентрацией кислорода, способствующие уменьшению эмиссии оксидов азота. Это безусловно ухудшает экологические показатели вихревой топки.When burning highly reactive solid fuels, for example, bituminous and brown coals of relatively fine particle size distribution, a rather large amount of nitrogen oxides is formed in such a furnace. When air is supplied in the form of primary and secondary (the so-called lower blast) in this furnace there are no zones with a low oxygen concentration, which contribute to a decrease in the emission of nitrogen oxides. This certainly impairs the environmental performance of the swirl chamber.

Известна вихревая топка, использующая низкотемпературный вихревой способ работы топки (SU 483559). Эта топка характеризуется тем, что в верхней части (или средней части) топки установлены горелки для подачи топливно-воздушной смеси, наклоненные вниз, и в нижней ее части - сопла вторичного воздуха (так называемое, нижнее дутье) навстречу горелочной струе для создания вихревого потока с горизонтальной осью. С целью улучшения экономических показателей работы топки на различных видах топлива изменяют соотношение скоростных характеристик потоков, выходящих из горелки и сопла вторичного воздуха для обеспечения заданного распределения топлива по высоте топки. За счет взаимодействия двух струй в топке образуется нижняя вихревая зона с горизонтальной осью. Вследствие многократной циркуляции в нижней вихревой зоне горячих газов и горящих частиц топлива обеспечивается устойчивость воспламенения подаваемого в топку свежего топлива, интенсифицируется теплообмен, выравниваются поля температур и лучистых потоков по высоте и глубине топки, снижается общий уровень температур газов, уменьшается шлакование топочных поверхностей нагрева. Изменением скоростных характеристик струй топливно-воздушной смеси из горелок и нижнего дутья обеспечивают заданное распределение топлива по зонам топки и, как следствие, температуры газов в них, в том числе, температуры газов на выходе из топки. Способ обеспечивает более равномерное, чем при обычном пылеугольном способе, выгорание топлива по объему вихревой топки и уменьшает шлакование поверхностей нагрева. Эта топка позволяет повысить эффективность сжигания топлива и, следовательно, снизить потери тепла от механического недожога топлива.Known vortex furnace using a low-temperature vortex furnace operation method (SU 483559). This furnace is characterized by the fact that in the upper part (or middle part) of the furnace there are installed burners for supplying the fuel-air mixture, inclined downward, and in its lower part there are secondary air nozzles (the so-called lower blast) towards the burner jet to create a vortex flow with a horizontal axis. In order to improve the economic indicators of the operation of the furnace for various types of fuel, the ratio of the speed characteristics of the flows leaving the burner and the secondary air nozzle is changed to ensure a given distribution of fuel along the height of the furnace. Due to the interaction of two jets, a lower vortex zone with a horizontal axis is formed in the furnace. Due to the repeated circulation of hot gases and burning fuel particles in the lower vortex zone, the ignition of the fresh fuel supplied to the furnace is ensured, heat transfer is intensified, the temperature and radiant flux fields are aligned along the height and depth of the furnace, the overall gas temperature level decreases, and the slagging of the heating heating surfaces decreases. By changing the speed characteristics of the jets of the fuel-air mixture from the burners and the lower blast, a predetermined distribution of fuel in the zones of the furnace and, as a consequence, the temperature of the gases in them, including the temperature of the gases leaving the furnace, are ensured. The method provides a more uniform than conventional pulverized coal burnout of the fuel in the volume of the swirl furnace and reduces the slagging of the heating surfaces. This furnace allows to increase the efficiency of fuel combustion and, therefore, to reduce heat loss from mechanical underburning of fuel.

Однако в процессе эксплуатации выявился ряд недостатков этой вихревой топки.However, during operation, a number of drawbacks of this vortex furnace were revealed.

При сжигании высокореакционных топлив, таких как каменные и бурые угли с большим выходом летучих веществ (Vdaf=30…40%) и относительно тонкого гранулометрического состава, в такой топке образуется достаточно большое количество оксидов азота. Это происходит вследствие высокой интенсивности перемешивания потоков топлива и воздуха, высокой интенсивности воспламенения мелких частиц топлива и резкого подъема температуры в зоне горения мелких частиц. Это особенно характерно для локальных зон в районе горелок. Благодаря высокой температуре от сгорания мелких частиц топлива в этих зонах локально генерируется большое количество оксидов азота. Затем концентрация оксидов азота несколько понижается за счет разбавления дымовыми газами из нижней вихревой зоны, но остается все равно достаточно высокой к выходу из топки. Это приводит к достаточно большой концентрации оксидов азота в дымовых газах и ухудшению экологических показателей вихревой топки.When burning highly reactive fuels, such as bituminous and brown coals with a high yield of volatile substances (V daf = 30 ... 40%) and a relatively fine particle size distribution, a rather large amount of nitrogen oxides is formed in such a furnace. This is due to the high intensity of mixing the flow of fuel and air, the high intensity of ignition of small particles of fuel and a sharp rise in temperature in the combustion zone of small particles. This is especially true for local zones in the burner area. Due to the high temperature from the combustion of small particles of fuel, a large amount of nitrogen oxides is locally generated in these zones. Then, the concentration of nitrogen oxides decreases somewhat due to dilution by flue gases from the lower vortex zone, but it remains high enough to exit the furnace. This leads to a sufficiently high concentration of nitrogen oxides in flue gases and a deterioration in the environmental performance of the vortex furnace.

Известна прямоточная горелка с низким выходом окислов азота (RU 2055268), устанавливаемая преимущественно в пылеугольных топках паровых и водогрейных котлов. Сущность изобретения заключается в следующем. Прямоточная горелка содержит вертикально-щелевые сопла топливно-воздушной смеси и расположенные по одну сторону от них внешние и внутренние сопла вторичного воздуха, которые установлены под одним углом в вертикальной плоскости. Внутреннее сопло вторичного воздуха установлено параллельно соплу топливно-воздушной смеси. Внутреннее и внешнее сопла вторичного воздуха на выходе из горелки установлены расходящимися в горизонтальной плоскости под углом не менее 30°. Между указанными соплами вторичного воздуха выполнен простенок шириной не менее суммарной ширины сопла топливно-воздушной смеси и внутреннего сопла вторичного воздуха. Предлагаемое выполнение сопел вторичного воздуха с расходящимися продольными осями должно позволить задержать подмешивание наружной струи вторичного воздуха к основной горелочной струе на участке 5..6 калибров горелки. При этом воспламенение и сгорание топлива на начальном участке факела происходит при недостатке кислорода, что уменьшает образование окислов азота. Этому должно способствовать наличие простенка (разрыва) между соплами вторичного воздуха в горизонтальной плоскости.Known direct-flow burner with a low yield of nitrogen oxides (RU 2055268), installed mainly in pulverized coal furnaces of steam and hot water boilers. The invention consists in the following. The direct-flow burner contains vertically slotted nozzles of the fuel-air mixture and external and internal nozzles of secondary air located on one side of them, which are installed at the same angle in the vertical plane. The internal secondary air nozzle is installed parallel to the fuel-air mixture nozzle. The internal and external nozzles of the secondary air at the outlet of the burner are installed diverging in the horizontal plane at an angle of at least 30 °. Between the specified nozzles of the secondary air there is a wall with a width not less than the total width of the nozzle of the fuel-air mixture and the internal nozzle of the secondary air. The proposed implementation of the nozzles of the secondary air with diverging longitudinal axes should allow to delay the mixing of the external stream of secondary air to the main burner stream in the area of 5..6 caliber of the burner. In this case, ignition and combustion of fuel in the initial section of the flame occurs with a lack of oxygen, which reduces the formation of nitrogen oxides. This should be facilitated by the presence of a wall (gap) between the secondary air nozzles in the horizontal plane.

Однако это решение имеет ряд недостатков.However, this solution has several disadvantages.

Наличие непроточного для основной горелочной струи и струй вторичного воздуха разрыва (простенка) между наружными и внутренними соплами вторичного воздуха приводит к тому, что в межструйное пространство (снизу и сверху) подсасываются высокотемпературные топочные газы, интенсифицирующие воспламенение и горение топливно-воздушной струи. Это приводит к резкому локальному подъему температуры и снижает эффект уменьшения образования окислов азота за счет снижения концентрации кислорода. Особенно сильно это должно проявляться при сжигании высокореакционных топлив, таких как умеренно влажные бурые угли. Кроме этого наличие разрыва (простенка) между наружными и внутренними соплами вторичного воздуха приводит к тому, что в горизонтальном сечении горелка увеличивается в размерах и появляются трудности в конструктивном сочетании горелки и вертикальных топочных экранов - появляются неэкранированные шамотные поверхности. Наличие подсоса высокотемпературных топочных газов в этот разрыв (простенок) приводит к шлакованию шамотного простенка (разрыва) и последующему прогрессирующему шлакованию основной горелки. Дополнительно за счет неэкранированного простенка образуется зона повышенных температур, способствующая локальному повышению эмиссии окислов азота.The presence of a gap (wall) between the external and internal nozzles of the secondary air that is not flowing for the main burner jet and the secondary air jets leads to the fact that high-temperature flue gases are sucked into the inter-jet space (bottom and top), which intensify the ignition and combustion of the fuel-air jet. This leads to a sharp local rise in temperature and reduces the effect of reducing the formation of nitrogen oxides by reducing the concentration of oxygen. This should be especially pronounced when burning highly reactive fuels, such as moderately moist brown coals. In addition, the presence of a gap (wall) between the external and internal nozzles of the secondary air leads to the fact that in the horizontal section the burner increases in size and difficulties arise in the constructive combination of the burner and the vertical furnace screens - unshielded chamotte surfaces appear. The presence of suction of high-temperature flue gases into this gap (wall) leads to slagging of the fireclay wall (gap) and subsequent progressive slagging of the main burner. Additionally, due to the unshielded wall, a zone of elevated temperatures is formed, which contributes to a local increase in the emission of nitrogen oxides.

Это приводит к достаточно большой концентрации оксидов азота в дымовых газах и ухудшению экологических показателей пылеугольной топки.This leads to a sufficiently high concentration of nitrogen oxides in flue gases and a deterioration in the environmental performance of a pulverized coal fire.

Известна низкоэмиссионная вихревая топка для сжигания органического, в основном твердого топлива (RU 2067724). Эта топка, принятая за прототип настоящего изобретения, характеризуется тем, что в верхней части (или средней части) содержит, по меньшей мере, одну горелку и устройство нижнего дутья. Горелка выполнена в виде двух каналов для подачи топливно-воздушной смеси, расположенных друг над другом. В каждом канале имеется патрубок для подачи топливно-воздушной смеси (топливо + первичный воздух) и патрубок для подачи вторичного воздуха. Патрубки для подачи вторичного воздуха расположены над патрубками для подачи топливно-воздушной смеси. Каждый из каналов для подачи топливно-воздушной смеси снабжен устройством для регулирования соотношения «топливо-воздух», обеспечивающего разное соотношение количества воздуха к количеству топлива в каждом из каналов. Для вышерасположенного канала это отношение всегда устанавливается больше, чем для нижерасположенного канала. Продольные оси каналов наклонены так, что углы между продольными осями вышерасположенного и нижерасположенного каналов (в проекциях этих осей на стенку топки, по отношению к вертикали) для нижерасположенного канала оказывается меньше, чем для вышерасположенного канала. Топка также может быть снабжена устройством для подачи в каждый канал заданного фракционного (гранулометрического) состава топлива. При работе такой топки в топочном объеме формируются три функциональные зоны: зона воспламенения и активного горения, зона восстановления и зона дожигания. Этим обуславливается некоторое снижение выбросов оксидов азота на выходе из топки и одновременно высокие экономические характеристики топки.Known low-emission vortex furnace for burning organic, mainly solid fuels (RU 2067724). This firebox, adopted as a prototype of the present invention, is characterized in that in the upper part (or middle part) contains at least one burner and a lower blast device. The burner is made in the form of two channels for supplying a fuel-air mixture located one above the other. Each channel has a nozzle for supplying a fuel-air mixture (fuel + primary air) and a nozzle for supplying secondary air. The nozzles for supplying secondary air are located above the nozzles for supplying the fuel-air mixture. Each of the channels for supplying the fuel-air mixture is equipped with a device for controlling the “fuel-air” ratio, providing a different ratio of the amount of air to the amount of fuel in each channel. For the upstream channel, this ratio is always set more than for the downstream channel. The longitudinal axes of the channels are inclined so that the angles between the longitudinal axes of the upstream and downstream channels (in the projections of these axes onto the furnace wall, with respect to the vertical) for the downstream channel are smaller than for the upstream channel. The furnace can also be equipped with a device for supplying to each channel a predetermined fractional (particle size) composition of the fuel. During the operation of such a furnace, three functional zones are formed in the furnace volume: the ignition and active combustion zone, the recovery zone, and the afterburning zone. This causes a certain reduction in emissions of nitrogen oxides at the outlet of the furnace and at the same time high economic characteristics of the furnace.

Однако в процессе эксплуатации выявился ряд недостатков этой топки.However, during operation, a number of disadvantages of this firebox were revealed.

При сжигании высокореакционных топлив тонкого гранулометрического состава, таких как каменные и бурые угли с большим выходом летучих веществ (Vdaf=30…40%), в такой топке образуется достаточно большое количество оксидов азота. Это особенно характерно для зон в районе горелок. Мелкие частицы высокореакционных топлив, поданные через два расположенных друг над другом канала, быстро воспламеняются на начальных участках факела вблизи горелок, что локально поднимает температуру процесса. Наличие в этой зоне первичного воздуха, поданного с топливно-воздушной смесью, и вторичного воздуха, поданного над струей топливно-воздушной смеси, оказывается избыточным для выгорания мелких частиц. Вследствие резкого подъема температуры и наличия свободного кислорода происходит локальная интенсивная генерация оксидов азота за счет рекомбинации осколков молекул азота, появившихся вместе с летучими веществами, в оксиды азота. Это является следствием высокой интенсивности перемешивания потоков топлива и воздуха, высокой интенсивности воспламенения мелких частиц топлива и резкого подъема температуры в этой зоне горения. Затем концентрация оксидов азота несколько понижается за счет разбавления дымовыми газами из нижней вихревой зоны, но остается все равно достаточно высокой к выходу из топки. Это приводит к достаточно большой концентрации оксидов азота в дымовых газах и ухудшению экологических показателей вихревой топки.When burning highly reactive fuels with a fine particle size distribution, such as bituminous and brown coals with a high yield of volatile substances (V daf = 30 ... 40%), a rather large amount of nitrogen oxides is formed in such a furnace. This is especially true for zones in the burner area. Small particles of highly reactive fuels fed through two channels located one above the other quickly ignite in the initial sections of the flame near the burners, which locally raises the process temperature. The presence in this zone of primary air supplied with the fuel-air mixture and secondary air supplied above the jet of the fuel-air mixture is excessive for the burning of small particles. Due to a sharp rise in temperature and the presence of free oxygen, local intensive generation of nitrogen oxides occurs due to the recombination of fragments of nitrogen molecules that appeared together with volatile substances into nitrogen oxides. This is a consequence of the high intensity of mixing fuel and air flows, the high intensity of ignition of small particles of fuel and a sharp rise in temperature in this combustion zone. Then, the concentration of nitrogen oxides decreases somewhat due to dilution by flue gases from the lower vortex zone, but it remains high enough to exit the furnace. This leads to a sufficiently high concentration of nitrogen oxides in flue gases and a deterioration in the environmental performance of the vortex furnace.

Технической задачей изобретения является уменьшение эмиссии оксидов азота в вихревой топке, что улучшит экологические показатели этой топки при сжигании твердого высокореакционного топлива.An object of the invention is to reduce the emission of nitrogen oxides in a vortex furnace, which will improve the environmental performance of this furnace when burning solid highly reactive fuel.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в вихревой топке, предназначенной для сжигания твердого топлива с призматической топочной воронкой, содержащей сопла для подачи топливно-воздушной смеси, расположенные в средней части камеры сгорания, сопла вторичного воздуха, находящиеся сбоку от сопел подачи топливно-воздушной смеси, и устройство ввода нижнего дутья, сопла вторичного воздуха установлены так, что угол между продольной осью каждого сопла вторичного воздуха и продольной осью каждого сопла топливно-воздушной смеси в проекциях этих осей на прилегающую вертикальную стену топки составляет (+5…+45°). Это снижает эмиссию оксидов азота в вихревой топке.The solution to this problem is achieved by the fact that in a vortex furnace designed to burn solid fuel with a prismatic furnace funnel containing nozzles for supplying a fuel-air mixture located in the middle of the combustion chamber, secondary air nozzles located on the side of the fuel-air mixture nozzles , and the input device of the lower blast, the secondary air nozzle is installed so that the angle between the longitudinal axis of each secondary air nozzle and the longitudinal axis of each nozzle of the air-fuel mixture in tions of these axes on the adjacent vertical wall of the firebox (+5 ... + 45 °). This reduces the emission of nitrogen oxides in the swirl chamber.

Кроме того, сопла вторичного воздуха дополнительно могут быть выполнены поворотными на угол (+5…+45°) по отношению к направлению продольных осей сопел топливно-воздушной смеси (в проекциях на прилегающую вертикальную стену топки) для регулирования эмиссии оксидов азота и потерь тепла от химической и механической неполноты сгорания топлива. Причем регулирование осуществляют таким образом, чтобы получить минимально возможные концентрации оксидов азота при минимальных значениях потерь тепла от химического и механического недожога в уходящих газах вихревой топки.In addition, the secondary air nozzles can additionally be rotated through an angle (+ 5 ... + 45 °) with respect to the direction of the longitudinal axes of the fuel-air mixture nozzles (in projections onto the adjacent vertical wall of the furnace) to control the emission of nitrogen oxides and heat losses from chemical and mechanical incompleteness of fuel combustion. Moreover, the regulation is carried out in such a way as to obtain the lowest possible concentration of nitrogen oxides at the minimum values of heat loss from chemical and mechanical underburning in the exhaust gases of the vortex furnace.

Сопла вторичного воздуха дополнительно соединены с устройством ввода присадок, которые связывают оксиды серы. Это уменьшает концентрацию оксидов серы в дымовых газах, выбрасываемых в атмосферу.Secondary air nozzles are additionally connected to an additive input device that binds sulfur oxides. This reduces the concentration of sulfur oxides in the flue gases emitted into the atmosphere.

Кроме этого, сопла вторичного воздуха дополнительно соединены с системой рециркуляции дымовых газов, что расширяет диапазон регулирования работы вихревой топки и уменьшает образование оксидов азота.In addition, the secondary air nozzles are additionally connected to the flue gas recirculation system, which extends the range of regulation of the operation of the vortex furnace and reduces the formation of nitrogen oxides.

Сущность предлагаемой вихревой топки для сжигания твердого топлива поясняется схемой, изображенной на чертеже (продольный разрез вихревой топки).The essence of the proposed vortex furnace for burning solid fuel is illustrated by the diagram shown in the drawing (longitudinal section of the vortex furnace).

Вихревая топка содержит камеру сгорания 1, в которой образованы нижняя вихревая зона 2 и прямоточная часть факела 3. Камера сгорания 1 содержит фронтовую 4, заднюю 5 и боковые стены 6. На фронтовой стене 4 (или задней стене 5, или боковых стенах 6) установлены сопла 7 для ввода струй топливно-воздушной смеси и сопла 8 для ввода струй вторичного воздуха. В системе подачи топливно-воздушной смеси могут быть установлены широко применяемые в энергетике устройства для регулирования соотношения топливо-воздух и устройства для регулирования гранулометрического состава подаваемого топлива. Фронтовая 4 и задняя 5 стены камеры сгорания 1 в нижней части изогнуты так, что образуют топочную воронку 9 призматической формы, наклонные части которой называются скатами топочной воронки. Боковые стены 6 камеры сгорания 1 выполняют обычно вертикально. В нижней части топочной воронки 9 имеется щелевое устье 10 для вывода шлака. Ниже устья 10 расположены сопла 11 для ввода воздуха нижнего дутья.The swirl chamber contains a combustion chamber 1, in which a lower vortex zone 2 and a direct-flow part of the torch 3 are formed. Combustion chamber 1 contains a front 4, a back 5 and side walls 6. On the front wall 4 (or the back wall 5 or side walls 6) are installed nozzles 7 for introducing jets of a fuel-air mixture and nozzles 8 for injecting jets of secondary air. In the fuel-air mixture supply system, devices widely used in the energy sector for regulating the fuel-air ratio and devices for regulating the particle size distribution of the supplied fuel can be installed. The front 4 and rear 5 walls of the combustion chamber 1 in the lower part are bent so that they form a furnace funnel 9 of a prismatic shape, the inclined parts of which are called ramps of the furnace funnel. The side walls 6 of the combustion chamber 1 are usually performed vertically. In the lower part of the furnace funnel 9 there is a slotted mouth 10 for the output of slag. Below the mouth 10 are nozzles 11 for introducing lower blast air.

Сопла 8 вторичного воздуха установлены сбоку от сопел 7 ввода топливно-воздушной смеси, например, со стороны топочного объема камеры сгорания 1 так, чтобы их продольные оси в проекциях на прилегающую вертикальную стену топки были направлены под углом (α1=+5…+45°) к направлению продольных осей сопел топливно-воздушной смеси 7 в проекциях на прилегающую вертикальную стену топки. Таким образом, вторичный воздух из сопел 8 локально отрывается от топливно-воздушной смеси сопел 7, что способствует снижению оксидов азота на этом участке факела. Сопла 8 вторичного воздуха могут быть выполнены поворотными для регулирования эмиссии оксидов азота и уменьшения потерь тепла от химической и механической неполноты горения топлива.Secondary air nozzles 8 are installed on the side of the fuel-air mixture injection nozzles 7, for example, from the combustion chamber 1 volume side so that their longitudinal axes in the projections onto the adjacent vertical wall of the furnace were directed at an angle (α 1 = + 5 ... + 45 °) to the direction of the longitudinal axes of the nozzles of the fuel-air mixture 7 in projections onto the adjacent vertical wall of the furnace. Thus, the secondary air from the nozzles 8 is locally detached from the fuel-air mixture of the nozzles 7, which contributes to the reduction of nitrogen oxides in this section of the torch. Secondary air nozzles 8 can be made rotary to control the emission of nitrogen oxides and reduce heat loss from chemical and mechanical incompleteness of fuel combustion.

Сопла 8 вторичного воздуха дополнительно соединены с устройством для ввода присадок, которые связывают оксиды серы. Сопла 8 вторичного воздуха соединены также с системой ввода рециркуляции дымовых газов для расширения диапазона регулирования топки. Эти системы ввода снабжены стандартными устройствами для регулирования расхода связующих добавок и расхода и температуры газов рециркуляции.Secondary air nozzles 8 are further connected to an additive injection device that binds sulfur oxides. Secondary air nozzles 8 are also connected to the flue gas recirculation input system to expand the control range of the furnace. These input systems are equipped with standard devices for controlling the flow rate of binders and the flow rate and temperature of the recirculation gases.

При направлении продольных осей сопел 8 вторичного воздуха под углом меньше α1<+5° (в проекциях осей на прилегающую вертикальную стену топки) по отношению к направлению продольных осей сопел 7 топливно-воздушной смеси (в проекциях на прилегающую вертикальную стену топки) струи вторичного воздуха из сопел 8 приобретают спутное направление движения со струями из сопел 7 топливно-воздушной смеси, и эффект локального отрыва этих струй друг от друга исчезает. При этом не достигается пониженная локальная концентрация кислорода на участке горения мелких частиц и, следовательно, не достигается пониженная локальная эмиссия оксидов азота, т.е. не наблюдается улучшения экологических показателей вихревой топки.When the longitudinal axis of the nozzles 8 of the secondary air is at an angle less than α 1 <+ 5 ° (in the projections of the axes on the adjacent vertical wall of the furnace) with respect to the direction of the longitudinal axes of the nozzles 7 of the fuel-air mixture (in the projections on the adjacent vertical wall of the furnace), the jets of the secondary air from the nozzles 8 acquire a confined direction with jets from the nozzles 7 of the air-fuel mixture, and the effect of local separation of these jets from each other disappears. In this case, a reduced local concentration of oxygen in the combustion area of small particles is not achieved and, therefore, a reduced local emission of nitrogen oxides is not achieved, i.e. There is no improvement in the environmental performance of the swirl chamber.

При направлении продольных осей сопел 8 вторичного воздуха под углом больше α1>+45° (в проекциях осей на прилегающую вертикальную стену топки) по отношению к направлению продольных осей сопел 7 топливно-воздушной смеси (в проекциях на прилегающую вертикальную стену топки) струи вторичного воздуха из сопел 8 абсолютно оторваны от струй топливно-воздушной смеси из сопел 7, что приводит к неконтролируемому затягиванию процесса горения топлива, росту химического и механического недожога и ухудшению экономических показателей вихревой топки.When the longitudinal axes of the nozzles 8 of the secondary air are at an angle greater than α 1 > + 45 ° (in the projections of the axes on the adjacent vertical wall of the furnace) with respect to the direction of the longitudinal axes of the nozzles 7 of the air-fuel mixture (in the projections on the adjacent vertical wall of the furnace), the jets of the secondary of air from the nozzles 8 is absolutely detached from the jets of the fuel-air mixture from the nozzles 7, which leads to uncontrolled delaying of the fuel combustion process, an increase in chemical and mechanical underburning and a deterioration in the economic performance of the vortex furnace.

Вихревая топка работает следующим образом.Vortex furnace works as follows.

Топливно-воздушная смесь, например, из системы приготовления топлива, подается через сопла 7 наклонно в камеру сгорания 1, образуя начальный участок факела. Соотношение топливо-воздух и гранулометрический состав топливно-воздушной смеси в соплах 7 регулируется широко применяемыми в энергетике устройствами. При движении в криволинейном потоке топливно-воздушной струи из сопел 7 происходит инерционное и гравитационное разделение (сепарация) горящих фракций топлива по высоте струи. Сепарация частиц происходит под действием в основном двух сил: - силы аэродинамического сопротивления (Fсопр=0,5·c·f·ρп·(W-V)·[(W-V)2+(W-V)2]0,5) и силы тяжести Fтяж=mg (с соответствующими знаками). Применив декартову систему координат, ось которой «Y» направлена противоположно силе тяжести (mg), напишем уравнение движения частицы с учетом только двух сил - силы аэродинамического сопротивления и силы тяжести - в проекциях на оси «X» и «Y»:The fuel-air mixture, for example, from the fuel preparation system, is fed through the nozzles 7 obliquely into the combustion chamber 1, forming the initial portion of the torch. The ratio of fuel-air and particle size distribution of the fuel-air mixture in the nozzles 7 is regulated by devices widely used in the energy sector. When moving in a curved flow of a fuel-air jet from nozzles 7, inertial and gravitational separation (separation) of burning fuel fractions occurs along the height of the jet. Particle separation occurs mainly under the influence of two forces: - aerodynamic drag forces (F sop = 0.5 · s · f · ρ p · (WV) · [(WV) 2 + (WV) 2 ] 0.5 ) and forces severity F heavy = mg (with corresponding signs). Applying the Cartesian coordinate system whose axis “Y” is opposite to gravity (mg), we write the equation of particle motion taking into account only two forces — aerodynamic drag and gravity — in projections on the “X” and “Y” axes:

m(dVx/dτ)=0,5·c·f·ρп·(Wx-Vx)·[(Wx-Vx)2+(Wy-Vy)2]0,5;m (dV x / dτ) = 0.5 · s · f · ρ p · (W x -V x ) · [(W x -V x ) 2 + (W y -V y ) 2 ] 0.5 ;

m(dVy/dτ)=0,5·c·f·ρп·(Wy-Vy)·[(Wx-Vx)2+(Wy-Vy)2]0,5-mg;m (dV y / dτ) = 0.5 · s · f · ρ p · (W y -V y ) · [(W x -V x ) 2 + (W y -V y ) 2 ] 0.5 - mg;

где m - масса частицы; dVx/dτ - градиент скорости частицы; с - коэффициент лобового сопротивления и f - поперечное сечение частицы; ρп - плотность потока; Wx,y, Vx,y - скорости потока и частицы по соответствующим осям координат; g - ускорение свободного падения; τ - время.where m is the mass of the particle; dV x / dτ is the particle velocity gradient; c is the drag coefficient and f is the particle cross section; ρ p is the flux density; W x, y , V x, y - flow velocities and particles along the corresponding coordinate axes; g is the acceleration of gravity; τ is the time.

Изменение массы частицы за счет горения во времени можно записать в видеThe change in particle mass due to combustion over time can be written as

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где Gc - скорость горения (с учетом выхода летучих), кмоль/(м2·c); Мс=12 кг/кмоль - молекулярная масса углерода; Fпов - поверхность горения частицы.where G c is the burning rate (taking into account the yield of volatiles), kmol / (m 2 · s); M s = 12 kg / kmol is the molecular mass of carbon; F pov - burning surface of a particle.

По этим зависимостям был проведен расчет горения и сепарации частиц из топливно-воздушной струи из сопел 7. Он показал, что мелкие частицы, у которых сила аэродинамического сопротивления больше силы инерции, двигаются вместе со струей из сопел 7, образуя прямоточную часть факела 3. Средние и крупные частицы топлива, у которых силы инерции и гравитации больше силы аэродинамического сопротивления, смещаются в нижнюю часть топливно-воздушной струи из сопел 7 и у задней стены 5 камеры сгорания сепарируются в нижнюю вихревую зону 2 (первичная сепарация). Затем эти частицы топлива опускаются к зоне ввода нижнего дутья из сопел 11, подхватываются этим дутьем и поднимаются к зоне сопел 7 ввода топливно-воздушной смеси. Здесь частицы подвергаются воздействию топливно-воздушной смеси из сопел 7 (вторичная сепарация) и вовлекаются в многократную циркуляцию по контуру нижней вихревой зоны 2. Во время многократной циркуляции средние и мелкие частицы топлива частично обгорают.Based on these dependences, the combustion and separation of particles from the air-fuel jet from nozzles 7 was calculated. He showed that small particles, whose aerodynamic drag is greater than the inertia force, move together with the jet from nozzles 7, forming a direct-flow part of the torch 3. Average and large fuel particles, in which the inertia and gravity forces are greater than the aerodynamic drag force, are displaced to the lower part of the fuel-air jet from nozzles 7 and at the rear wall 5 of the combustion chamber are separated into the lower vortex zone 2 (primary sep walkie talkie). Then these fuel particles fall to the zone of entry of the lower blast from the nozzles 11, are picked up by this blast and rise to the zone of the nozzles 7 of the introduction of the fuel-air mixture. Here, the particles are exposed to the fuel-air mixture from the nozzles 7 (secondary separation) and are involved in multiple circulation along the contour of the lower vortex zone 2. During repeated circulation, medium and small particles of fuel partially burn out.

Направление продольных осей сопел 8 струй вторичного воздуха, расположенных сбоку от сопел 7 топливно-воздушной смеси со стороны топочного объема камеры сгорания 1, под углом α1=+5…+45° к направлению продольных осей сопел 7 топливно-воздушной смеси в проекциях на прилегающую вертикальную стену топки приводит к локальному отрыву струй первичного и вторичного воздуха, к уменьшению концентрации кислорода на начальных участках факела в зоне горения мелких частиц топлива. За счет этого уменьшается избыток воздуха на этом участке и понижается локальная температура горения. Средние и крупные частицы топлива смещаются в нижнюю часть топливно-воздушной струи, двигающейся из сопел 7, что приводит к повышению концентрации топлива в ней против первоначальной концентрации. Она становится на этом участке обедненной кислородом из-за отхода струи вторичного воздуха из сопел 8 от струи топливно-воздушной смеси из сопел 7 (разные углы ввода) и локального выгорания топлива. Струя из сопел 8 вторичного воздуха позже присоединяется к прямоточной части факела 3, направляющейся к выходу из топки. Это эквивалентно ступенчатому подводу воздуха к топливно-воздушной смеси. Ступенчатый ввод воздуха, локальное понижение концентрации кислорода приводит к уменьшению эмиссии оксидов азота на начальных участках факела в зоне горения мелких частиц топлива. В этой зоне дополнительно происходит разложение оксидов азота на поверхности коксовых частиц и реагирование оксидов азота с продуктами неполного горения - окисью углерода и углеводородами.The direction of the longitudinal axes of the nozzles 8 jets of secondary air located on the side of the nozzles 7 of the air-fuel mixture from the combustion chamber 1 side, at an angle α 1 = + 5 ... + 45 ° to the direction of the longitudinal axes of the nozzles 7 of the air-air mixture in projections on the adjacent vertical wall of the furnace leads to a local separation of the jets of primary and secondary air, to a decrease in the oxygen concentration in the initial plume sections in the combustion zone of small fuel particles. Due to this, the excess air in this area decreases and the local combustion temperature decreases. Medium and large particles of fuel are displaced into the lower part of the fuel-air jet moving from the nozzles 7, which leads to an increase in the concentration of fuel in it against the initial concentration. It becomes oxygen depleted in this section due to the waste of the secondary air stream from the nozzles 8 from the jet of the air-fuel mixture from the nozzles 7 (different entry angles) and local combustion of the fuel. The jet from the nozzles 8 of the secondary air is later attached to the direct-flow part of the torch 3, directed to the exit of the furnace. This is equivalent to a stepwise supply of air to the fuel-air mixture. The stepwise introduction of air, a local decrease in the oxygen concentration leads to a decrease in the emission of nitrogen oxides in the initial plume sections in the combustion zone of small fuel particles. In this zone, nitrogen oxides decompose additionally on the surface of coke particles and nitrogen oxides react with incomplete combustion products - carbon monoxide and hydrocarbons.

Направление продольных осей сопел 8 вторичного воздуха под углом α1=+5…+45° к направлению продольных осей сопел 7 топливно-воздушной смеси (в проекциях осей на прилегающую вертикальную стену топки) приводит к тому, что нижняя вихревая зона 2 гарантированно имеет восстановительную атмосферу (за исключением зоны воздействия воздуха нижнего дутья из сопел 11), что также способствует уменьшению эмиссии оксидов азота. При такой установке сопел 8 вторичного воздуха появляется возможность дополнительно осуществить процесс сжигания топлива при температуре ниже температуры шлакования, т.е. исключить возможность шлакования стен вихревой топки.The direction of the longitudinal axes of the secondary air nozzles 8 at an angle α 1 = + 5 ... + 45 ° to the direction of the longitudinal axes of the nozzles 7 of the air-fuel mixture (in the projections of the axes on the adjacent vertical wall of the furnace) leads to the fact that the lower vortex zone 2 is guaranteed to have a recovery atmosphere (with the exception of the zone of lower blast air from nozzles 11), which also helps to reduce the emission of nitrogen oxides. With this installation of nozzles 8 of the secondary air, it becomes possible to further carry out the process of burning fuel at a temperature below the slag temperature, i.e. eliminate the possibility of slagging of the walls of the swirl chamber.

Сопла 8 вторичного воздуха могут выполняться поворотными и поворачиваться на угол +5…45° по отношению к направлению продольных осей сопел 7 топливно-воздушной смеси (в проекциях осей на прилегающую вертикальную стену топки) для регулирования эмиссии оксидов азота и снижения потерь тепла от химической и механической неполноты горения топлива. Причем регулирование осуществляют таким образом, чтобы получить минимально возможные концентрации оксидов азота при минимальных значениях потерь тепла от химического и механического недожога в уходящих газах вихревой топки. Каждое из сопел 8 вторичного воздуха снабжено стандартными устройствами для регулирования расхода среды через него.Secondary air nozzles 8 can be rotatable and rotated through an angle of + 5 ... 45 ° relative to the direction of the longitudinal axes of the fuel-air mixture nozzles 7 (in the projections of the axes on the adjacent vertical wall of the furnace) to control the emission of nitrogen oxides and reduce heat loss from chemical and mechanical incompleteness of fuel combustion. Moreover, the regulation is carried out in such a way as to obtain the lowest possible concentration of nitrogen oxides at the minimum values of heat loss from chemical and mechanical underburning in the exhaust gases of the vortex furnace. Each of the nozzles 8 of the secondary air is equipped with standard devices for controlling the flow rate of the medium through it.

Таким образом, ввод сопел 8 вторичного воздуха под углом (+5…+450) к направлению продольных осей сопел 7 топливно-воздушной смеси (в проекциях осей на прилегающую вертикальную стену топки) приводит к значительному уменьшению эмиссии оксидов азота, уменьшению концентрации оксидов азота в уходящих газах вихревой топки и повышению ее экологических показателей. Продукты неполного горения, образовавшиеся на начальных участках прямоточного факела 3 и в нижней вихревой зоне 2, полностью дожигаются за счет избыточного вторичного воздуха из сопел 8 на прямоточном участке факела 3.Thus, the introduction of secondary air nozzles 8 at an angle (+ 5 ... + 45 0 ) to the direction of the longitudinal axes of the fuel-air mixture nozzles 7 (in the projections of the axes on the adjacent vertical wall of the furnace) leads to a significant decrease in the emission of nitrogen oxides and a decrease in the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gases of the vortex furnace and increase its environmental performance. Incomplete combustion products formed in the initial sections of the once-through torch 3 and in the lower vortex zone 2 are completely burned out due to excess secondary air from the nozzles 8 in the once-through section of the torch 3.

При направлении продольных осей сопел 8 вторичного воздуха под углом меньше α1<+5° (в проекциях осей на прилегающую вертикальную стену топки) по отношению к направлению продольных осей сопел 7 топливно-воздушной смеси (в проекциях на прилегающую вертикальную стену топки) струи из сопел 8 вторичного воздуха приобретают спутное направление движения со струями из сопел 7 топливно-воздушной смеси, и эффект локального отрыва этих струй друг от друга исчезает; не достигается пониженная локальная концентрация кислорода на участке горения мелких частиц и, следовательно, не достигается пониженная локальная эмиссия оксидов азота, т.е. не наблюдается улучшения экологических показателей вихревой топки.When the longitudinal axes of the nozzles 8 of the secondary air are angled less than α 1 <+ 5 ° (in the projections of the axes on the adjacent vertical wall of the furnace) with respect to the direction of the longitudinal axes of the nozzles 7 of the fuel-air mixture (in the projections on the adjacent vertical wall of the furnace) the secondary air nozzles 8 acquire a confined direction with jets from the fuel-air mixture nozzles 7, and the effect of local separation of these jets from each other disappears; a reduced local oxygen concentration in the combustion area of small particles is not achieved and, therefore, a reduced local emission of nitrogen oxides is not achieved, i.e. There is no improvement in the environmental performance of the swirl chamber.

При направлении продольных осей сопел 8 вторичного воздуха под углом больше α1>+45° (в проекциях осей на прилегающую вертикальную стену топки) по отношению к направлению продольных осей сопел 7 топливно-воздушной смеси (в проекциях на прилегающую вертикальную стену топки) струи вторичного воздуха из сопел 8 абсолютно оторваны от струй из сопел 7 топливно-воздушной смеси, что приводит к неконтролируемому затягиванию процесса горения топлива, росту химического и механического недожога и ухудшению экономических показателей вихревой топки.When the longitudinal axes of the nozzles 8 of the secondary air are at an angle greater than α 1 > + 45 ° (in the projections of the axes on the adjacent vertical wall of the furnace) with respect to the direction of the longitudinal axes of the nozzles 7 of the air-fuel mixture (in the projections on the adjacent vertical wall of the furnace), the jets of the secondary the air from the nozzles 8 is absolutely torn away from the jets from the nozzles 7 of the air-fuel mixture, which leads to uncontrolled delaying of the fuel combustion process, an increase in chemical and mechanical underburning and a deterioration in the economic performance of the vortex furnace.

Вихревая топка обеспечивает многократную циркуляцию газотопливного потока в нижней вихревой зоне 2. При этом оксиды серы, образующиеся при сжигании серосодержащих топлив, реагируют с «основными» окислами минеральной части топлива, такими как CaO, MgO. Это способствует связыванию оксидов серы минеральной частью топлива, благодаря чему понижается концентрация оксидов серы в дымовых газах, выбрасываемых в атмосферу вихревой топкой. При недостатке CaO и MgO в минеральной части топлива целесообразно через сопла 8 вторичного воздуха вводить связывающие добавки (например, CaO, MgO) из системы ввода связывающих добавок. Это позволит дополнительно уменьшить концентрацию оксидов серы примерно на 15…20%. Каждое из сопел 8 снабжено стандартным устройством, регулирующим расход связывающих добавок (CaO, MgO).The vortex furnace provides multiple circulation of the gas-fuel stream in the lower vortex zone 2. In this case, the sulfur oxides formed during the combustion of sulfur-containing fuels react with the “basic” oxides of the mineral part of the fuel, such as CaO, MgO. This contributes to the binding of sulfur oxides to the mineral part of the fuel, thereby reducing the concentration of sulfur oxides in the flue gases emitted into the atmosphere by a swirl furnace. With a lack of CaO and MgO in the mineral part of the fuel, it is advisable to introduce binding additives (for example, CaO, MgO) from the input system of binding additives through nozzles 8 of the secondary air. This will further reduce the concentration of sulfur oxides by about 15 ... 20%. Each of the nozzles 8 is equipped with a standard device that regulates the flow of binding additives (CaO, MgO).

В сопла 8 вторичного воздуха целесообразно подать газы рециркуляции, что позволит четче организовать зоны с восстановительной атмосферой и дополнительно снизить образование оксидов азота на 15…20%. Расход газов рециркуляции через сопла 8 не должен суммарно превышать 20% от общего расхода газов в вихревой топке, так как в противном случае возможна нехватка кислорода для горения частиц топлива и увеличение потерь тепла с механическим и химическим недожогом топлива. Система рециркуляции дымовых газов дополнительно расширяет диапазон регулирования вихревой топки по нагрузкам. При снижении нагрузки вихревой топки и уменьшении скорости вторичного воздуха из сопел 8 для восстановления условий сепарации частиц в сопла 8 вторичного воздуха вводят газы рециркуляции. Система рециркуляции дымовых газов снабжена стандартными устройствами регулирования их расхода и температуры.It is advisable to supply recirculation gases to the secondary air nozzles 8, which will make it possible to more clearly organize zones with a reducing atmosphere and further reduce the formation of nitrogen oxides by 15 ... 20%. The consumption of recirculation gases through nozzles 8 should not total more than 20% of the total gas consumption in the vortex furnace, since otherwise there may be a lack of oxygen for combustion of fuel particles and an increase in heat loss with mechanical and chemical underburning of fuel. The flue gas recirculation system further extends the range of control of the swirl furnace for loads. When reducing the load of the vortex furnace and reducing the speed of the secondary air from the nozzles 8 to restore the conditions of separation of particles into the nozzles 8 of the secondary air, recirculation gases are introduced. The flue gas recirculation system is equipped with standard devices for controlling their flow and temperature.

Изобретение может быть использовано в теплоэнергетике, для промышленных и отопительных котельных, в широком диапазоне изменения характеристик твердого топлива и позволяет понизить эмиссию оксидов азота на 20…30% и увеличивает связывание оксидов серы. Изобретение позволяет повысить экологические характеристики вихревых топок.The invention can be used in the power system, for industrial and heating boilers, in a wide range of changes in the characteristics of solid fuels and allows to reduce the emission of nitrogen oxides by 20 ... 30% and increases the binding of sulfur oxides. The invention improves the environmental characteristics of the vortex furnaces.

Claims (4)

1. Вихревая топка, содержащая камеру сгорания с призматической топочной воронкой, сопла для подачи топливно-воздушной смеси, расположенные в средней части камеры сгорания, сопла вторичного воздуха, находящиеся сбоку от сопел подачи топливно-воздушной смеси, и устройство ввода нижнего дутья, причем сопла вторичного воздуха установлены так, что угол между продольной осью каждого сопла вторичного воздуха и продольной осью каждого сопла топливно-воздушной смеси в проекциях этих осей на прилегающую вертикальную стену топки составляет (+5)÷(+45)°.1. A vortex furnace containing a combustion chamber with a prismatic furnace funnel, nozzles for supplying a fuel-air mixture located in the middle of the combustion chamber, nozzles of secondary air located on the side of the nozzles for supplying a fuel-air mixture, and an input device for lower blast, wherein the secondary air are installed so that the angle between the longitudinal axis of each nozzle of the secondary air and the longitudinal axis of each nozzle of the fuel-air mixture in the projections of these axes on the adjacent vertical wall of the furnace is (+5) ÷ (+45) °. 2. Вихревая топка по п.1, отличающаяся тем, что сопла вторичного воздуха выполнены поворотными.2. The swirl chamber according to claim 1, characterized in that the secondary air nozzles are made rotary. 3. Вихревая топка по п.1, отличающаяся тем, что сопла вторичного воздуха дополнительно соединены с системой ввода присадок, которые связывают оксиды серы.3. The vortex furnace according to claim 1, characterized in that the secondary air nozzle is additionally connected to an additive injection system that binds sulfur oxides. 4. Вихревая топка по п.1, отличающаяся тем, что сопла вторичного воздуха соединены с системой рециркуляции дымовых газов. 4. The swirl chamber of claim 1, wherein the secondary air nozzles are connected to a flue gas recirculation system.
RU2008100419/06A 2008-01-09 2008-01-09 Swirling-type furnace for solid fuel ignition RU2348861C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008100419/06A RU2348861C1 (en) 2008-01-09 2008-01-09 Swirling-type furnace for solid fuel ignition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008100419/06A RU2348861C1 (en) 2008-01-09 2008-01-09 Swirling-type furnace for solid fuel ignition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2348861C1 true RU2348861C1 (en) 2009-03-10

Family

ID=40528710

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008100419/06A RU2348861C1 (en) 2008-01-09 2008-01-09 Swirling-type furnace for solid fuel ignition

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2348861C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2566548C1 (en) * 2014-11-27 2015-10-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Pulverised coal furnace
CN107314366A (en) * 2017-08-17 2017-11-03 上海华之邦科技股份有限公司 A kind of π type gas fired-boilers of use Secondary Air technology
CN108036308A (en) * 2017-11-22 2018-05-15 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 Reduce the air distribution method of boiler furnace outlet amount of nitrogen oxides and the boiler for coal dust firing
CN108413385A (en) * 2018-03-06 2018-08-17 浙江哲丰能源发展有限公司 A kind of low nitrogen burning method of circulating fluidized bed boiler
CN113847595A (en) * 2021-09-26 2021-12-28 内蒙古靓固科技有限责任公司 Coal-fired boiler with low carbon dioxide emission and combustion method

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2566548C1 (en) * 2014-11-27 2015-10-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Pulverised coal furnace
CN107314366A (en) * 2017-08-17 2017-11-03 上海华之邦科技股份有限公司 A kind of π type gas fired-boilers of use Secondary Air technology
CN108036308A (en) * 2017-11-22 2018-05-15 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 Reduce the air distribution method of boiler furnace outlet amount of nitrogen oxides and the boiler for coal dust firing
CN108036308B (en) * 2017-11-22 2019-04-12 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 Reduce the air distribution method of boiler furnace outlet amount of nitrogen oxides and the boiler for coal dust firing
CN108413385A (en) * 2018-03-06 2018-08-17 浙江哲丰能源发展有限公司 A kind of low nitrogen burning method of circulating fluidized bed boiler
CN108413385B (en) * 2018-03-06 2020-06-16 浙江哲丰能源发展有限公司 Low-nitrogen combustion method of circulating fluidized bed boiler
CN113847595A (en) * 2021-09-26 2021-12-28 内蒙古靓固科技有限责任公司 Coal-fired boiler with low carbon dioxide emission and combustion method
CN113847595B (en) * 2021-09-26 2023-08-22 内蒙古靓固科技有限责任公司 Coal-fired boiler with low carbon dioxide emission and combustion method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4969015B2 (en) Solid fuel burner and combustion method using solid fuel burner
CN102305415B (en) Plasma oil-free ignition system in oxygen-enriched environments
CN104633652B (en) Burning system of opposite firing boiler
CN103134049B (en) A kind of multiple dimensioned coal dust decoupling combustion device of the polygonal circle of contact and decoupling burning method thereof
CZ280436B6 (en) Group concentric tangential combustion system
Ling et al. Comparison of airflow, coal combustion, NOx emissions, and slagging characteristics among three large-scale MBEL down-fired boilers manufactured at different times
CN1331788A (en) Method of operating tangential firing system
TW200403411A (en) Combustion with reduced carbon in the ash
RU2348861C1 (en) Swirling-type furnace for solid fuel ignition
KR890001113B1 (en) Method of reducing nox and sox emission
CN103697465A (en) Boiler capable of achieving reignition of exhaust gas coal powder and reducing NOx by using high-temperature flue gas
RU2067724C1 (en) Low-emission swirling-type furnace
CN201215311Y (en) Adjustable bias jet DC coal burner
CN209801462U (en) Chain furnace with flue gas recirculation
CN111023084A (en) W flame boiler of double-cyclone-cylinder thick and thin pulverized coal separating type burner
CN109751592A (en) A kind of industrial coal layer burner mixes the System and method for of burning semicoke
CN111023081B (en) W-flame boiler using gap type burner
RU2349835C2 (en) Method for burning of solid fuel in swirling-type furnace and swirling-type furnace for its realisation
AU646677B2 (en) Advanced overfire air system for NOx control
RU2272218C1 (en) Method of burning fuel
RU2648314C2 (en) Boiler with chamber furnace
RU2350838C1 (en) High-temperature cyclone reactor
JPH01200106A (en) Method and device of feeding combustion air
RU2627757C2 (en) Layer boiler with vertical swirling-type furnace
RU2253801C1 (en) Vortex furnace

Legal Events

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

Effective date: 20100110