RU2564465C1

RU2564465C1 - Burner device

Info

Publication number: RU2564465C1
Application number: RU2014115760/06A
Authority: RU
Inventors: Виталий Алексеевич Дубровский; Михаил Юрьевич Потылицын; Жорж Леонидович Евтихов; Марина Витальевна Зубова; Александр Иванович Лыспак; Геннадий Александрович Скоробогатов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ЭкоЭнергия"
Priority date: 2014-04-18
Filing date: 2014-04-18
Publication date: 2015-10-10

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: burner device contains a pipe with burner attachment, installed horizontally on input vertical wall of which the wall tangential branch high-pressure air supply pipes are installed at sharp angle, and an axial high concentration dust supply nozzle, and also the shell ring and the electric heaters installed between the pipe and the shell ring. Minimum two tangential high-pressure air supply branch pipes are located on a vertical wall along a circle 0.6-0.9 d where d is pipe diameter, and the ratio of length (L) pipe to its diameter (d) is 2.5-4.

EFFECT: optimisation of aerodynamic parameters and improvement of reliability of operation of the burner device.

2 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях для безмазутной растопки котлов.The invention relates to a power system and can be used at thermal power plants for oil-free kindling of boilers.

Известно горелочное устройство (патент на полезную модель №114356, МПК F23D 1/02, опубликован: 20.03.2012, Бюл. №8, содержащее трубу с горелочным насадком, на входным торце которой установлены аксиальный и тангенциальные патрубки подачи пыли высокой концентрации и высоконапорного воздуха, при этом горелочное устройство содержит также обечайку и трубчатые электронагреватели, установленные между трубой и обечайкой.Known burner device (patent for utility model No. 114356, IPC F23D 1/02, published: 03.20.2012, Bull. No. 8, containing a pipe with a burner nozzle, at the inlet end of which axial and tangential nozzles for supplying dust of high concentration and high-pressure air are installed while the burner device also contains a shell and tubular electric heaters installed between the pipe and the shell.

Недостатком известного горелочного устройства является пульсация скоростей потока воздуха и пыли высокой концентрации, снижение скорости потока воздуха ниже скорости витания пыли и выпадение пыли в нижнюю часть трубы, что приводит к выходу горелочного устройства из эксплуатации.A disadvantage of the known burner device is the pulsation of the air and dust flow rates of high concentration, a decrease in the air flow rate below the dust whirling speed and dust falling into the lower part of the pipe, which leads to the burner device coming out of operation.

Известно горелочное устройство Дубровского (прототип) (патент на полезную модель 132865, МПК F23D 1/02, опубликован: , содержащее трубу с горелочным насадком, установленные горизонтально, на входной вертикальной стенке которой размещены под острым углом к стенке тангенциальные патрубки подачи высоконапорного воздуха и аксиальное сопло подачи пыли высокой концентрации, а также обечайку и электронагреватели, установленные между трубой и обечайкой.Known burner device Dubrovsky (prototype) (patent for utility model 132865, IPC F23D 1/02, published: containing a pipe with a burner nozzle mounted horizontally, on the vertical inlet wall of which are placed at an acute angle to the wall tangential nozzles for supplying high-pressure air and axial high concentration dust nozzle, as well as the shell and electric heaters installed between the pipe and the shell.

Недостатком известного горелочного устройства является нестабильная аэродинамика, приводящая к выпадению из потока частиц угля в нижнюю часть трубы, что может привести к аварийному режиму работы.A disadvantage of the known burner device is unstable aerodynamics, leading to the loss of coal particles from the stream into the lower part of the pipe, which can lead to emergency operation.

Задача изобретения - оптимизация аэродинамических параметров и повышения надежности работы горелочного устройства.The objective of the invention is the optimization of aerodynamic parameters and increase the reliability of the burner device.

Задача решается тем, что в горелочном устройстве, содержащем трубу с горелочным насадком, установленные горизонтально, на входной вертикальной стенке которой размещены под острым углом к стенке тангенциальные патрубки подачи высоконапорного воздуха и аксиальное сопло подачи пыли высокой концентрации, а также обечайку и электронагреватели, установленные между трубой и обечайкой, согласно изобретения тангенциальные патрубки подачи высоконапорного воздуха, в количестве не менее двух, расположены на вертикальной стенке, по окружности 0,6-0,9 d, где d - диаметр трубы, а соотношение длины (L) трубы к ее диаметру (d) равно 2,5-4, при этом размер и форма горелочного насадка на выходном торце соответствует размеру и форме амбразуры топки котла, к которой пристыкован горелочный насадок.The problem is solved in that in a burner device containing a pipe with a burner nozzle installed horizontally, on the vertical inlet wall of which are placed at an acute angle to the wall tangential nozzles for supplying high-pressure air and an axial nozzle for supplying high-concentration dust, as well as a shell and electric heaters installed between pipe and shell, according to the invention, the tangential nozzles for supplying high-pressure air, in an amount of at least two, are located on a vertical wall, around a circle of 0.6 -0.9 d, where d is the diameter of the pipe, and the ratio of the length (L) of the pipe to its diameter (d) is 2.5-4, while the size and shape of the burner nozzle at the outlet end corresponds to the size and shape of the embrasure of the boiler furnace, to which the burner nozzle is docked.

Расположение тангенциальных патрубков подачи высоконапорного воздуха, в количестве не менее двух, на вертикальной стенке, по окружности 0,6-0,9 d, где d - диаметр трубы, а соотношение длины (L) трубы к ее диаметру (d) равно 2,5-4, при этом размер и форма горелочного насадка на выходном торце соответствует размеру и форме амбразуры топки котла, к которой пристыкован горелочный насадок, позволяет оптимизировать аэродинамические параметры и повысить надежность работы горелочного устройства.The location of the tangential nozzles for supplying high-pressure air, in an amount of at least two, on a vertical wall, around a circle of 0.6-0.9 d, where d is the diameter of the pipe, and the ratio of the length (L) of the pipe to its diameter (d) is 2, 5-4, while the size and shape of the burner nozzle at the outlet end corresponds to the size and shape of the embrasure of the boiler furnace, to which the burner nozzles are docked, allows to optimize aerodynamic parameters and increase the reliability of the burner.

На фиг. 1 изображен продольный разрез горелочного устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.In FIG. 1 shows a longitudinal section through a burner device; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one.

Горелочное устройство содержит трубу 1 с горелочным насадком 2, установленные горизонтально, на входной вертикальной стенке 3 которой размещены под острым углом к стенке тангенциальные патрубки 4 подачи высоконапорного воздуха и аксиальное сопло 5 подачи пыли высокой концентрации, а также обечайку 6 и электронагреватели 7, установленные между трубой 1 и обечайкой 6. Согласно изобретению, тангенциальные патрубки 4 подачи высоконапорного воздуха, в количестве не менее двух, расположены на вертикальной стенке 3, по окружности 0,6-0,9 d, где d - диаметр трубы 1, а соотношение длины (L) трубы 1 к ее диаметру (d) равно 2,5-4, при этом размер и форма горелочного насадка 2 на выходном торце соответствует размеру и форме амбразуры 8 топки 9 котла, к которой пристыкован горелочный насадок 2. Горелочное устройство снабжено также соплами 10 подачи третичного воздуха в топку 9 котла, размещенными внутри амбразуры 8.The burner device comprises a pipe 1 with a burner nozzle 2 mounted horizontally, on the vertical inlet wall 3 of which tangential nozzles 4 for supplying high pressure air and an axial nozzle 5 for supplying dust of high concentration, as well as a shell 6 and electric heaters 7 installed between pipe 1 and casing 6. According to the invention, the tangential nozzles 4 for supplying high-pressure air, in an amount of at least two, are located on the vertical wall 3, around a circle of 0.6-0.9 d, where d is the diameter p of the pipe 1, and the ratio of the length (L) of the pipe 1 to its diameter (d) is 2.5-4, while the size and shape of the burner nozzle 2 at the outlet end corresponds to the size and shape of the embrasure 8 of the furnace 9 of the boiler to which the burner is docked nozzles 2. The burner device is also equipped with nozzles 10 for supplying tertiary air to the furnace 9 of the boiler, located inside the embrasure 8.

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

При включении электронагревателей 7 прогревается труба 1 горелочного устройства. После прогрева трубы 1 до температуры самовоспламенения пыли, внутрь ее в растопочном режиме через сопло 5 подается пыль высокой концентрации (ПВК) с одновременной подачей высоконапорного воздуха через тангенциальные патрубки 4, которые закручивают поток пыли, в результате чего пыль отжимается к трубе, так как она тяжелее воздуха. При контакте с трубой 1 пыль воспламеняется, поступает в горелочный насадок 2, и далее в амбразуру 8 топки 9 котла, куда также подается третичный воздух из сопел 10. После растопки котла электронагреватели 7 отключаются, а горелочное устройство работает в режиме штатной горелки.When you turn on the electric heaters 7, the tube 1 of the burner device warms up. After heating the pipe 1 to a temperature of self-ignition of dust, in its ignition mode through the nozzle 5 high-density dust (PVC) is supplied with the simultaneous supply of high-pressure air through tangential nozzles 4, which swirl the dust flow, as a result of which the dust is pressed to the pipe, since it heavier than air. Upon contact with the pipe 1, the dust ignites, enters the burner nozzles 2, and then into the embrasure 8 of the furnace 9 of the boiler, where tertiary air is also supplied from the nozzles 10. After ignition of the boiler, the heaters 7 are turned off, and the burner device operates in the standard burner mode.

Как показали испытания горелочного устройства, расположение тангенциальных патрубков подачи высоконапорного воздуха, в количестве не менее двух, на вертикальной стенке, по окружности 0,6-0,9 d, где d - диаметр трубы, а соотношение длины (L) трубы к ее диаметру (d) равно 2,5-4, при этом размер и форма горелочного насадка на выходном торце соответствует размеру и форме амбразуры топки котла, к которой пристыкован горелочный насадок, позволяет в указанных интервалах оптимизацировать аэродинамические параметры, и повысить надежность работы горелочного устройства.As tests of the burner device showed, the location of the tangential nozzles for supplying high-pressure air, in an amount of at least two, on a vertical wall, around a circle of 0.6-0.9 d, where d is the diameter of the pipe and the ratio of the length (L) of the pipe to its diameter (d) equal to 2.5-4, while the size and shape of the burner nozzle at the outlet end corresponds to the size and shape of the embrasure of the boiler furnace to which the burner nozzles are connected, allows aerodynamic parameters to be optimized in the indicated intervals and to increase the reliability of the burner on the device.

Расположение тангенциальных патрубков 4 подачи высоконапорного воздуха на вертикальной стенке 3 по окружности 0,6-0,9 d, где d - диаметр трубы - создает устойчивый воздушный вихрь, который воздействуя на периферийную часть потока пыли высокой концентрации отжимает пыль к стенкам трубы, способствуя прогреву и зажиганию всего потока пыли.The arrangement of the tangential nozzles 4 for supplying high-pressure air on a vertical wall 3 around a circle of 0.6-0.9 d, where d is the pipe diameter, creates a stable air vortex, which, acting on the peripheral part of the high-concentration dust stream, squeezes the dust against the pipe walls, contributing to heating and ignition of the entire dust stream.

При изменении параметров расположения тангенциальных патрубков, например: менее 0,6 d (0,5 d) - невозможно создать устойчивый вихрь, так как вихрь в начале своего развития встречается с основным потоком пыли высокой концентрации и практически вся энергия вихря тратится на их взаимодействие и вихрь угасает,When changing the location parameters of the tangential nozzles, for example: less than 0.6 d (0.5 d), it is impossible to create a stable vortex, since the vortex at the beginning of its development meets with the main stream of dust of high concentration and almost all the energy of the vortex is spent on their interaction and the whirlwind is fading

При расположении тангенциальных патрубков 4 подачи высоконапорного воздуха на вертикальной стенке 3 по окружности более 0,9 d (1,0 d), конструктивно невозможно расположить патрубки 4, так как они выходят за диаметр трубы.When the tangential nozzles 4 for supplying high-pressure air on the vertical wall 3 are arranged around a circumference of more than 0.9 d (1.0 d), it is structurally impossible to arrange the nozzles 4, since they extend beyond the diameter of the pipe.

Выбор соотношение длины (L) трубы к ее диаметру (d) равно 2,5-4, обусловлен необходимым временем пребывания частиц пыли высокой концентрации для их прогрева и скоростью их витания в воздушном потоке, то есть L/d менее 2,5 не обеспечивается прогрев потока пыли высокой концентрации и она не загорается, а при L/d более 4, скорость потока воздуха в вихре на конечном участке снижается до скоростей, не обеспечивающих удержание частиц пыли в потоке и пыль сепарируются на стенки трубы, что приводит к завалу горелки пылью и аварийной ситуации.The choice of the ratio of the length (L) of the pipe to its diameter (d) is 2.5-4, due to the necessary residence time of high concentration dust particles for their heating and the speed of their movement in the air flow, that is, L / d less than 2.5 is not provided heating of a dust stream of high concentration and it does not ignite, and when L / d is more than 4, the air flow velocity in the vortex in the final section decreases to velocities that do not keep dust particles in the stream and the dust is separated on the pipe walls, which leads to burner dust obstruction and emergency.

Задача оптимизации аэродинамических параметров и повышения надежности работы горелочного устройства выполняется только при указанных параметрах расположения тангенциальных патрубков: 0,6-0,9 d, где d - диаметр трубы, а соотношение длины (L) трубы к ее диаметру (d) равно 2,5-4.The task of optimizing the aerodynamic parameters and increasing the reliability of the burner device is performed only with the indicated parameters of the location of the tangential nozzles: 0.6-0.9 d, where d is the diameter of the pipe, and the ratio of the length (L) of the pipe to its diameter (d) is 2, 5-4.

Claims

A burner device containing a pipe with a burner nozzle mounted horizontally, on the vertical inlet wall of which are placed at an acute angle to the wall tangential nozzles for supplying high-pressure air and an axial nozzle for supplying high-concentration dust, as well as a shell and electric heaters installed between the pipe and the shell, characterized in that the tangential nozzles for supplying high-pressure air, in an amount of at least two, are located on a vertical wall around a circle of 0.6 - 0.9 d, where d is the diameter of the pipe, the ratio of length (L) of the pipe to its diameter (d) is 2.5 - 4, wherein the size and shape of the burner nozzle on the exit end corresponds to the size and shape of embrasures boiler furnace, which is docked to the burner nozzles.