RU2377468C1

RU2377468C1 - Pulverised-coal mixture supplying atomiser

Info

Publication number: RU2377468C1
Application number: RU2008144280/06A
Authority: RU
Inventors: Татьяна Валерьевна Маркова (RU); Татьяна Валерьевна Маркова; Анатолий Петрович Тишин (RU); Анатолий Петрович Тишин
Original assignee: Анатолий Петрович Тишин
Priority date: 2008-11-10
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2009-12-27

Abstract

FIELD: heating systems.

SUBSTANCE: invention refers to heat engineering and can be used for arrangement of combustion of pulverised fuels when high-concentration pulverised coal mixed with air, also called air-and-coal mixture, is supplied to burner or directly to burner flame. The effect is achieved in atomiser containing the tube supplying air-and-coal mixture to burner or to burner flame, in which there arranged is swirler and cone divider installed in outlet section of tube and facing with its vertex of cone the air-and-coal mixture flow; at that, on side surface of tube outlet section, in divider installation place there provided are at least two openings for discharging air-and-coal mixture jets, and swirler itself is located in direction of air-and-coal mixture flow before openings and vertex of cone of divider.

EFFECT: providing uniform distribution of air-and-coal mixture as to spraying angle when it is injected, and providing bigger depth of penetration of pulverised-coal jets into concurrent air flow of burner.

1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для организации сжигания пылевидных топлив при подаче в горелку или прямо в факел горелки высококонцентрированной смеси пыли твердого топлива с воздухом - пыли высокой концентрации или ПВК, называемой также аэропылью (АП). АП представляет собой так называемую флюидизированную пыль, которая может подаваться по трубам подобно жидкости.The invention relates to a power system and can be used to organize the combustion of pulverized fuels when a highly concentrated mixture of dust of solid fuel with air is supplied to the burner or directly to the torch of the burner - dust of high concentration or PVC, also called aeroproty (AP). AP is a so-called fluidized dust, which can be supplied through pipes like a liquid.

Известна пылеугольная горелка с трубой для подачи пылевоздушной смеси, на выходе из которой установлен конический рассекатель, образующий кольцевой зазор со стенкой трубы для раскрытия пылевоздушного потока (см., например, ЛИПОВ Ю.М., ТРЕТЬЯКОВ Ю.М. Котельные установки и парогенераторы. Москва-Ижевск. НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика». 2000, с.154) [1]. По трубе подается ПВК, ее скорость составляет около 10 м/с. Распыл пыли в воздухе горелки осуществляется через кольцевой канал. Поскольку при движении по трубе до горелки по длинному, слабонаклоненному пылепроводу происходит ее концентрация в нижней части сечения пылепровода вследствие оседания под действием силы тяжести, для равномерного впрыска по кольцу выходного сечения распыливающий конус смещен вниз, в предполагаемое место «центра» потока пыли. Поскольку длины пылепроводов к разным горелкам различны, обеспечение таким образом равномерной раздачи потока ПВК по углу является весьма маловероятным.A dust-coal burner with a pipe for supplying a dust-air mixture is known, at the outlet of which a conical divider is installed, which forms an annular gap with a pipe wall for opening a dust-air flow (see, for example, LIPOV Yu.M., TRETYAKOV Yu.M. Boiler plants and steam generators. Moscow-Izhevsk. Research Center “Regular and chaotic dynamics. 2000, p.154) [1]. PVC is supplied through the pipe, its speed is about 10 m / s. Spray dust in the air of the burner through the annular channel. Since when moving along the pipe to the burner along a long, slightly inclined dust pipe, it is concentrated in the lower part of the dust pipe section due to settling by gravity, for uniform injection along the output section ring, the spray cone is shifted down to the supposed place of the “center” of the dust flow. Since the lengths of the dust pipelines to different burners are different, thus ensuring a uniform distribution of the PVC flow along the angle is very unlikely.

Частично указанный недостаток устранен в форсунке, содержащей трубу подачи ПВК в горелку или в факел горелки, в которой размещены завихритель и конусный рассекатель, установленный в выходном участке трубы и обращенный вершиной конуса навстречу потоку ПВК (см., например, ЧЕРНЫШЕВ Е.В. и др. Опыт внедрения системы концентрированной подачи угольной пыли и аэропитателей. Электрические станции, 2000, №11, с.10) [2]. Указанное техническое решение выбрано в качестве наиболее близкого технического решения к заявленному. Технический результат от использования заявленного изобретения заключается в обеспечении равномерного распределение ПВК по углу распыливания при ее впрыске и обеспечении большей глубины проникновения струй пыли в спутный воздушный поток горелки. Указанный технический результат достигается в форсунке, содержащей трубу подачи высококонцентрированной смеси пыли твердого топлива с воздухом - пыли высокой концентрации (ПВК) или аэропыли в горелку или в факел горелки, в которой размещены завихритель и конусный рассекатель, установленный в выходном участке трубы и обращенный вершиной конуса навстречу потоку аэропыли, причем на боковой поверхности выходного участка трубы в зоне установки рассекателя выполнены, по меньшей мере, два окна для выпуска струй аэропыли, а сам завихритель размещен по ходу потока аэропыли перед окнами и вершиной конуса рассекателя.Partially indicated drawback was eliminated in the nozzle containing the PVC supply pipe to the burner or burner torch, in which the swirler and cone divider are installed, installed in the outlet section of the pipe and facing the top of the cone towards the PVC flow (see, for example, EV Chernyshev and other. Experience of implementing a system of concentrated supply of coal dust and aerobitals. Power plants, 2000, No. 11, p.10) [2]. The specified technical solution is selected as the closest technical solution to the declared one. The technical result from the use of the claimed invention is to ensure uniform distribution of PVC in the spray angle when it is injected and to provide a greater depth of penetration of dust jets into the satellite air stream of the burner. The specified technical result is achieved in an injector containing a pipe for supplying a highly concentrated mixture of solid fuel dust with air — high concentration dust (PVC) or an aerofoil into the burner or torch of the burner, which contains a swirl and cone divider installed in the outlet section of the pipe and facing the top of the cone towards the airflow stream, and on the side surface of the outlet pipe section in the installation area of the divider there are made at least two windows for the release of airway jets, and the swirl itself placed along the stream of the airport in front of the windows and the top of the cone divider.

На чертеже изображен общий вид форсунки для подачи ПВК. Форсунка содержит трубу 1 подачи ПВК, лопаточный завихритель 2 и конусный рассекатель 3. На боковой поверхности выходного участка трубы 1 в зоне установки рассекателя 3 выполнены, по меньшей мере, два окна 4 для выпуска струй ПВК. Угол установки лопаток завихрителя 2 должен быть достаточным для перемешивания ПВК, осевшей при движении по трубе 1. В случае двухлепесткового завихрителя 2 величина угла между лопаткой и осью трубы 15…30° обеспечивает достаточную закрутку потока ПВК, сопротивление завихрителя 2 при этом составляет величину, близкую к скоростному напору ПВК. Площадь проходного сечения окон 4 зависит от требуемой глубины проникновения струй ПВК и располагаемого напора аэропитателя (на чертеже не показан). При суммарной площади поперечного сечения окон 4, равной площади поперечного сечения S_пп трубы 1, сопротивление выхода будет небольшим.The drawing shows a General view of the nozzle for supplying PVC. The nozzle contains a PVC supply pipe 1, a scapular swirl 2 and a cone divider 3. At least two windows 4 for releasing PVC jets are made on the lateral surface of the outlet section of the pipe 1 in the installation zone of the divider 3. The angle of installation of the blades of the swirler 2 should be sufficient for mixing the PVC, which has settled down while moving along the pipe 1. In the case of a two-leaf swirl 2, the angle between the blade and the axis of the pipe 15 ... 30 ° provides a sufficient swirl of the PVC flow, the resistance of the swirl 2 in this case is close to to the high-speed pressure of the PVC. The cross-sectional area of the windows 4 depends on the required penetration depth of the PVC jets and the available pressure of the aerobit (not shown in the drawing). When the total cross-sectional area of the windows 4 is equal to the cross-sectional area S _{pp of} pipe 1, the output resistance will be small.

Уменьшение суммарной площади поперечного сечения окон 4 до величины, меньшей S_пп и составляющей, например, 0,5S_пп, потребует величины напора, равная четырем скоростным напорам ПВК.Reducing the total cross-sectional area of the windows 4 to a value less than S _pp and a component, for example, 0.5 S _pp , will require a pressure equal to four high-speed PVC heads.

Подача угля в форме пыли с частицами размером примерно в диапазоне 0…500 мкм осуществляется с помощью небольшого количества (0,1…0,3% всего расхода через горелку) сжатого воздуха, который обеспечивает достаточно хорошую текучесть угольной пыли по пылепроводу малого диаметра - около 100 мм. Сама угольная пыль содержит до 40…90 кг пыли на кг воздуха.Coal in the form of dust with particles with a size in the range of approximately 0 ... 500 μm is carried out using a small amount (0.1 ... 0.3% of the total flow through the burner) of compressed air, which provides a fairly good flow of coal dust through a dust pipe of small diameter - about 100 mm Coal dust itself contains up to 40 ... 90 kg of dust per kg of air.

Если на 1 кг транспортирующего воздуха приходится 50 кг пыли, плотность АП составит 51 кг/м³ при температуре воздуха 100°С. При расходе пыли через одну форсунку 10 т/час или 2,8 кг/с, скорость в трубе (см. [1]) составит V_aп=11м/с, а скоростной напор Н=3085 Па. Четыре скоростных напора будут равны 4Н=12000 Па, т.е., 0,12 кг/см², что может быть много для реального аэросмесителя, обеспечивающего, например, напор 0,17 кг/см². Таким образом, площадь окон 4 для раздачи пыли целесообразно выбирать в диапазоне(0,5…1)S_пп.If 50 kg of dust falls on 1 kg of conveying air, the density of the atomic agent will be 51 kg / m ³ at an air temperature of 100 ° C. With a dust consumption of 10 t / h or 2.8 kg / s through one nozzle, the velocity in the pipe (see [1]) will be V _ap = 11 m / s, and the velocity head H = 3085 Pa. Four high-pressure heads will be 4N = 12000 Pa, i.e., 0.12 kg / cm ² , which can be a lot for a real air mixer, providing, for example, a pressure of 0.17 kg / cm ² . Thus, the area of the windows 4 for dust distribution, it is advisable to choose in the range (0.5 ... 1) S _PP .

Угол при вершине конуса рассекателя 3, устанавливаемого на выходе из трубы 1, выбирают в пределах 30°-120° в зависимости от требуемой формы факела распыла.The angle at the top of the cone of the divider 3, installed at the outlet of the pipe 1, is selected within 30 ° -120 ° depending on the desired shape of the spray torch.

Claims

An injector containing a pipe for supplying a highly concentrated mixture of solid fuel dust with air - high concentration dust (PVC) or an aerofoil - to the burner or torch of the burner, which contains a swirler and cone divider installed in the outlet section of the pipe and facing the apex of the cone towards the flow of the aerofoil, moreover, on the side surface of the outlet pipe section in the installation area of the divider, at least two windows for the release of air jets are made, and the swirl is placed along the air stream in front of the windows and rshina cone divider.