RU2364788C1

RU2364788C1 - Burner device

Info

Publication number: RU2364788C1
Application number: RU2008107778/06A
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 Петрович Федченко (RU); Михаил Петрович Федченко; Михаил Юрьевич Потылицин (RU); Михаил Юрьевич Потылицин; Алексей Михайлович Бондарев (RU); Алексей Михайлович Бондарев; Сергей Владимирович Демин (RU); Сергей Владимирович Демин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "СибКОТЭС"
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2009-08-20

Abstract

FIELD: heating systems.

SUBSTANCE: invention refers to heat engineering and can be used at thermal power stations operating on solid fuel. Burner device consists of high-concentration dust (HCD) supply nozzle with a divergent conical portion at the outlet edge and a conical splitter thereinside. That portion is lead inside the circulation tube thus forming an annular gap between them, which in its turn is lead into the burner head with an annular gap, the outlet edge of which is connected to the boiler furnace ambrasure, and the inlet edge of which is connected to the wind box connected to hot air source; at that, into the circulation tube there additionally lead are high-head air supply nozzles which are connected to high-head air source, and vane swirler with adjustable vane turning, which is installed in the annular gap between outlet edge of high-concentration dust supply nozzle and circulation tube plugged on the inlet edge with a vertical annular insert connected to the conical portion of high-concentration dust supply nozzle thus forming an air manifold inside the circulation tube. In that manifold there lead on the side of the circulation tube inlet edge and via the wind box and annular insert are the above high-head air supply nozzles, the outlet edges of which are located in the inlet edges plane of the circulation tube and burner head.

EFFECT: providing optimum lighting-up concentration of combustible mixture components both for fuel and for air, which contributes to quick ignition and complete fuel burn-out.

1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях, работающих на твердом топливе.The invention relates to a power system and can be used at thermal power plants operating on solid fuel.

Известна пылеугольная горелка (авторское свидетельство СССР № 1574991, МПК F23D 1/06, 30.06.90. Бюл. № 24), содержащая топливоподводящую трубу с насадком на выходном торце, состоящим из диффузора с рассекателем, установленную в воздухоподводящем корпусе.Known pulverized coal burner (USSR author's certificate No. 1574991, IPC F23D 1/06, 06/30/90. Bull. No. 24), containing a fuel supply pipe with a nozzle at the output end, consisting of a diffuser with a divider installed in the air supply housing.

Недостатком известной пылеугольной горелки является низкая эффективность ее работы, не обеспечивающая оптимальную растопочную концентрацию компонентов горючей смеси.A disadvantage of the known pulverized coal burner is its low efficiency, which does not provide an optimal kindling concentration of the components of the combustible mixture.

Известна горелка для концентрированной пыли (патент на полезную модель № 48027, МПК F23D 1/06, 10.09.2005. Бюл. № 25), содержащая подводящий пылепровод высокой концентрации (ПВК) с расширяющейся конической частью на выходном торце и коническим рассекателем внутри ее, заведенной внутрь цилиндрической части с образованием кольцевого зазора между ними, которая, в свою очередь, заведена с зазором в воздухоподводящий корпус.Known burner for concentrated dust (utility model patent No. 48027, IPC F23D 1/06, 09/10/2005. Bull. No. 25) containing a high concentration inlet dust conduit (PVC) with an expanding conical part at the outlet end and a conical divider inside it, inserted inside the cylindrical part with the formation of an annular gap between them, which, in turn, is wound with a gap in the air supply housing.

Недостатком известной горелки для концентрированной пыли является низкая эффективность ее работы, не обеспечивающая оптимальную растопочную концентрацию компонентов горючей смеси.A disadvantage of the known concentrated dust burner is its low efficiency, which does not provide an optimal kindling concentration of the components of the combustible mixture.

Известно горелочное устройство в топке (авторское свидетельство СССР № 1695037, МПК F23C 5/08, 30.11.91. Бюл. № 44), содержащее сопло подачи пылевоздушной смеси и дополнительные сопла подачи инжектирующего агента, заведенные с входного торца внутрь циркуляционной трубы, и горелочный насадок на ее выходном торце.A burner device in a furnace is known (USSR author's certificate No. 1695037, IPC F23C 5/08, 11/30/91. Bull. No. 44), containing a nozzle for supplying a dusty air mixture and additional nozzles for supplying an injecting agent introduced from the inlet end into the circulation pipe, and a burner nozzles at its output end.

Недостатком известного горелочного устройства является низкая эффективность ее работы, не обеспечивающая оптимальную растопочную концентрацию компонентов горючей смеси.A disadvantage of the known burner device is its low efficiency, which does not provide an optimal kindling concentration of the components of the combustible mixture.

Известно горелочное устройство в топке (патент РФ № 2313034, МПК F23C 5/08, 20.12.2007. Бюл. № 35), содержащее сопло подачи пыли высокой концентрации (ПВК), заведенное с образованием кольцевого зазора внутрь циркуляционной трубы, которая, в свою очередь, установлена с кольцевым зазором внутри горелочного насадка, состыкованного выходным торцом с амбразурой топки котла, а входным торцом - с воздушным коробом, подключенным к источнику горячего воздуха, при этом в кольцевой зазор между циркуляционной трубой и горелочным насадком дополнительно заведены сопла подачи высоконапорного воздуха, соединенные с источником высоконапорного воздуха.Known burner device in the furnace (RF patent No. 2313034, IPC F23C 5/08, 12/20/2007. Bull. No. 35), containing a nozzle for supplying dust of high concentration (PVC), wound up with the formation of an annular gap inside the circulation pipe, which, in its in turn, it is installed with an annular gap inside the burner nozzle, joined by the outlet end with the boiler furnace embrasure, and the inlet end - with an air box connected to the hot air source, and in addition to the annular gap between the circulation pipe and the burner nozzle and supplying high-pressure air connected to a source of high pressure air.

Задача изобретения - повышение эффективности работы горелочного устройства за счет создания оптимальной растопочной концентрации компонентов горючей смеси.The objective of the invention is to increase the efficiency of the burner device by creating the optimal kindling concentration of the components of the combustible mixture.

Задача решается тем, что в горелочном устройстве, содержащем сопло подачи пыли высокой концентрации (ПВК) с расширяющейся конической частью на выходном торце и коническим рассекателем внутри ее, заведенное с образованием кольцевого зазора внутрь циркуляционной трубы, которая, в свою очередь, установлена с кольцевым зазором внутри горелочного насадка, состыкованного выходным торцом с амбразурой топки котла, а входным торцом - с воздушным коробом, соединенным с источником горячего воздуха, сопла подачи высоконапорного воздуха, заведенные в циркуляционную трубу и подключенные к источнику высоконапорного воздуха, и лопаточный завихритель с регулируемым поворотом лопаток, согласно изобретению лопаточный завихритель установлен в кольцевом зазоре между выходным торцом сопла подачи пыли высокой концентрации (ПВК) и циркуляционной трубой, заглушенной с входного торца вертикальной кольцевой вставкой, соединенной с конической частью сопла подачи ПВК с образованием воздушного коллектора внутри циркуляционной трубы, в который заведены со стороны входного торца циркуляционной трубы сквозь воздушный короб и кольцевую вставку указанные сопла подачи высоконапорного воздуха, выходные торцы которых расположены в плоскости входных торцов циркуляционной трубы и горелочного насадка.The problem is solved in that in a burner device containing a nozzle for supplying dust of high concentration (PVC) with an expanding conical part at the outlet end and a conical divider inside it, wound up with the formation of an annular gap inside the circulation pipe, which, in turn, is installed with an annular gap inside the burner nozzle, docked with the outlet end with the boiler chamber embrasure, and the inlet end - with an air box connected to a hot air source, high-pressure air nozzles in the circulation pipe and connected to the source of high-pressure air, and the blade swirl with adjustable rotation of the blades, according to the invention, the blade swirl is installed in the annular gap between the output end of the high concentration dust nozzle (PVC) and the circulation pipe muffled from the input end of the vertical ring insert connected with the conical part of the PVC supply nozzle with the formation of an air collector inside the circulation pipe, into which are circulated from the inlet end th pipe through the air box and the annular insert specified nozzle supply high-pressure air, the outlet ends of which are located in the plane of the inlet ends of the circulation pipe and the burner nozzle.

Установка лопаточного завихрителя с регулируемым поворотом лопаток в кольцевом зазоре между выходным торцом сопла подачи пыли высокой концентрации (ПВК) и циркуляционной трубой, заглушенной с входного торца вертикальной кольцевой вставкой, соединенной с конической частью сопла подачи ПВК с образованием воздушного коллектора внутри циркуляционной трубы, в который дополнительно заведены со стороны входного торца циркуляционной трубы сквозь воздушный короб и кольцевую вставку указанные сопла подачи высоконапорного воздуха, выходные торцы которых расположены в плоскости входных торцов циркуляционной трубы и горелочного насадка, позволяет обеспечить транспорт пыли высокой концентрации (ПВК) без дополнительного воздуха до поступления в циркуляционную трубу, что способствует подготовке ПВК к ее эффективному воспламенению за счет создания оптимальной растопочной концентрации пыли при ее движении вдоль расширяющегося конуса рассекателя, уменьшающего концентрацию пыли и увеличивающего поверхность контакта с окислителем за счет увеличения расстояния между частицами пыли по мере движения вдоль рассекателя, при этом количество воздуха регулируется с помощью поворота лопаток завихрителя, а скорость воспламенения увеличивается за счет увеличения доступа окислителя к отдельным частицам пыли, которые отделяются друг от друга в расширяющейся конической части на выходном торце сопла подачи ПВК, увеличивая поверхность взаимодействия с окислителем.Installation of a blade swirl with adjustable rotation of the blades in the annular gap between the output end of the high concentration dust supply nozzle (PVC) and the circulation pipe muffled from the input end of the vertical ring insert connected to the conical part of the PVC supply nozzle to form an air manifold inside the circulation pipe into which additionally, from the inlet end face of the circulation pipe through the air box and the annular insert, the indicated nozzles for supplying high-pressure air are output The ends of which are located in the plane of the inlet ends of the circulation pipe and the burner nozzle, allows for the transport of high concentration dust (PVC) without additional air until it enters the circulation pipe, which contributes to the preparation of the PVC for its effective ignition due to the creation of an optimal kindling concentration of dust during its movement along the expanding cone of the divider, which reduces the concentration of dust and increases the contact surface with the oxidizing agent by increasing the distance between the particles dust as it moves along the divider, while the amount of air is controlled by turning the blades of the swirl, and the ignition speed increases due to increased access of the oxidizing agent to individual dust particles that separate from each other in the expanding conical part at the output end of the PVC nozzle, increasing the surface interactions with an oxidizing agent.

Создание оптимальной растопочной концентрации компонентов горючей смеси как по воздуху, так и по пыли обеспечивает быстрое воспламенение и полное выгорание пыли.The creation of an optimal kindling concentration of the components of the combustible mixture both by air and by dust ensures rapid ignition and complete burnout of dust.

На чертеже изображен продольный разрез предлагаемого горелочного устройства.The drawing shows a longitudinal section of the proposed burner device.

Горелочное устройство содержит сопло 1 подачи пыли высокой концентрации (ПВК) с расширяющейся конической частью 2 на выходном торце 3 и коническим рассекателем 4 внутри ее, заведенное внутрь циркуляционной трубы 5 с образованием кольцевого зазора 6 между ними, которая, в свою очередь, заведена в горелочный насадок 7 с кольцевым зазором 8, пристыкованный выходным торцом 9 к амбразуре 10 топки 11 котла, а входным торцом 12 - к воздушному коробу 13, соединенному с источником 14 горячего воздуха, при этом в циркуляционную трубу 5 дополнительно заведены сопла 15 подачи высоконапорного воздуха, подключенные к источнику 16 высоконапорного воздуха, и лопаточный завихритель17 с регулируемым поворотом лопаток, установленный в кольцевом зазоре 6, между выходным торцом 3 сопла 1 подачи пыли высокой концентрации (ПВК) и циркуляционной трубой 5, заглушенной с входного торца вертикальной кольцевой вставкой 18, соединенной с конической частью 2 сопла 1 подачи пыли высокой концентрации (ПВК) с образованием воздушного коллектора 19 внутри циркуляционной трубы 5, к которому со стороны входного торца циркуляционной трубы 5 введены сквозь воздушный короб 13 и кольцевую вставку 18 указанные сопла 15 подачи высоконапорного воздуха, выходные торцы которых расположены в плоскости входных торцов циркуляционной трубы 5 и горелочного насадка 7. Конический рассекатель 4 может быть зафиксирован в расширяющейся конической части 2 сопла 1 подачи ПВК с помощью плоских пластин 20 с образованием расширяющегося конусного канала 21, ограниченного плоскостью тупого торца 22 рассекателя 4.The burner device contains a nozzle 1 for supplying high concentration dust (PVC) with an expanding conical part 2 at the outlet end 3 and a conical divider 4 inside it, wound inside the circulation pipe 5 with the formation of an annular gap 6 between them, which, in turn, is brought into the burner nozzles 7 with an annular gap 8, docked with the outlet end 9 to the embrasure 10 of the furnace 11 of the boiler, and the inlet end 12 to the air duct 13 connected to the source of hot air 14, while in addition to the circulation pipe 5 high-pressure air supply plate 15 connected to a high-pressure air source 16 and a blade swirler 17 with adjustable rotation of the blades mounted in an annular gap 6 between the output end 3 of the high concentration dust supply nozzle 1 (PVC) and the circulation pipe 5 plugged from the vertical input end an annular insert 18 connected to the conical part 2 of the nozzle 1 of the supply of dust of high concentration (PVC) with the formation of an air collector 19 inside the circulation pipe 5, to which from the input end face of the circulation the specified pipe 5 is introduced through the air box 13 and the annular insert 18, the indicated nozzles 15 for supplying high pressure air, the outlet ends of which are located in the plane of the inlet ends of the circulation pipe 5 and the burner nozzle 7. The conical divider 4 can be fixed in the expanding conical part 2 of the nozzle 1 of the PVC supply using flat plates 20 with the formation of an expanding conical channel 21, limited by the plane of the blunt end 22 of the divider 4.

Горелочное устройство работает следующим образом.The burner device operates as follows.

Пыль высокой концентрации (ПВК) через сопло 1 поступает внутрь циркуляционной трубы 5, куда одновременно подается высоконапорный воздух через сопла 15 от источника 16 через воздушный коллектор 19 и регулируемые поворотные лопатки завихрителя 17. В циркуляционной трубе 5 компоненты горючей смеси смешиваются и воспламеняются за счет подсоса внутрь циркуляционной трубы 5 горячих топочных газов из топки 11 и лучистой составляющей факела топки, проникающей в циркуляционную трубу 5 через амбразуру 10 топки 11. При этом температура внутри циркуляционной трубы 5 может достигать 1200°С. Подсос газов из топки происходит за счет разрежения, создаваемого тупым торцом 22 рассекателя 4 при обтекании его ПВК по расширяющемуся конусному каналу 21, так как происходит срыв потока по всему периметру тупого торца 22 рассекателя 4. Оптимальная растопочная концентрация по воздуху создается за счет поворота лопаток завихрителя 17, регулирующего поступление воздуха в циркуляционную трубу 5 из воздушного коллектора 19, а оптимальная растопочная концентрация по пыли создается за счет падения концентрации ПВК до растопочной при движении ПВК внутри расширяющегося конусного канала 21 до поступления пыли в циркуляционную трубу 5, при этом воздух не примешивается к пыли. После воспламенения пыли она из циркуляционной трубы 5 поступает в горелочный насадок 7, где смешивается с вторичным воздухом, поступающим из воздушного короба 13 от источника 14 горячего воздуха по кольцевому зазору 8, и далее пыль поступает через амбразуру 10 в топку 11 котла. В результате четкого расчета оптимальной растопочной концентрации компонентов горючей смеси, которая достигается по воздуху регулируемым поворотом лопаток завихрителя 17 и по пыли - регулируемым падением концентрации ПВК до растопочной в конусном расширяющемся канале 21, а также создания высокой температуры внутри циркуляционной трубы 5 за счет подсоса топочных газов из амбразуры 10 топки 11 котла в циркуляционную трубу 5 и лучистой составляющей факела топки достигаются быстрое воспламенения горючей смеси и полное выгорание пыли без избытка воздуха, что снижает образование окислов азота в отходящих дымовых газах, чем и достигается решение задачи изобретения.High concentration dust (PVC) through the nozzle 1 enters the circulation pipe 5, where high-pressure air is simultaneously supplied through the nozzle 15 from the source 16 through the air collector 19 and the adjustable rotary blades of the swirl 17. In the circulation pipe 5, the components of the combustible mixture are mixed and ignited by suction inside the circulation pipe 5 of hot flue gases from the furnace 11 and the radiant component of the furnace flame penetrating into the circulation pipe 5 through the embrasure 10 of the furnace 11. The temperature inside the circulation oh pipe 5 can reach 1200 ° C. The suction of gases from the furnace occurs due to the rarefaction created by the blunt end 22 of the divider 4 when it flows around its PVC through the expanding conical channel 21, since the flow stalls around the entire perimeter of the blunt end 22 of the divider 4. The optimal kindling concentration in the air is created due to the rotation of the swirl blades 17, regulating the flow of air into the circulation pipe 5 from the air manifold 19, and the optimal kindling concentration by dust is created due to a decrease in the concentration of PVC to the heating concentration when the PVC moves inside the expanding cone channel 21 until the dust enters the circulation pipe 5, while the air is not mixed with dust. After igniting the dust, it from the circulation pipe 5 enters the burner nozzles 7, where it is mixed with secondary air coming from the air box 13 from the hot air source 14 through the annular gap 8, and then the dust enters through the embrasure 10 into the furnace 11 of the boiler. As a result of a clear calculation of the optimum kindling concentration of the components of the combustible mixture, which is achieved through the air by controlled rotation of the blades of the swirler 17 and by dust, by the controlled drop in the concentration of PVC to the kind in the conical expanding channel 21, as well as the creation of high temperature inside the circulation pipe 5 due to the intake of flue gases from the embrasure 10 of the furnace 11 of the boiler into the circulation pipe 5 and the radiant component of the furnace torch, rapid ignition of the combustible mixture and complete burnout of dust without excess are achieved air, which reduces the formation of nitrogen oxides in the exhaust flue gases, which is achieved by solving the problem of the invention.

Claims

A burner device containing a nozzle for supplying high concentration dust (PVC) with an expanding conical part at the outlet end and a conical divider inside it, wound up with the formation of an annular gap inside the circulation pipe, which, in turn, is wound with an annular gap in the burner nozzles docked with the outlet an end face with an embrasure of the boiler furnace, and an inlet end with an air duct connected to a source of hot air, high-pressure air nozzles inserted into the circulation pipe and connected e to a source of high-pressure air, and a blade swirl with adjustable rotation of the blades, characterized in that the blade swirl is installed in the annular gap between the output end of the high concentration dust nozzle (PVC) and the circulation pipe muffled from the input end of the vertical ring insert connected to the conical part of the PVC supply nozzle with the formation of an air collector inside the circulation pipe, into which are introduced from the inlet end of the circulation pipe through the air box and rings The indicated nozzle for supplying high-pressure air, the outlet ends of which are located in the plane of the inlet ends of the circulation pipe and the burner nozzle.