RU2573078C2 - Swirling-type chamber furnace - Google Patents

Swirling-type chamber furnace Download PDF

Info

Publication number
RU2573078C2
RU2573078C2 RU2014107891/06A RU2014107891A RU2573078C2 RU 2573078 C2 RU2573078 C2 RU 2573078C2 RU 2014107891/06 A RU2014107891/06 A RU 2014107891/06A RU 2014107891 A RU2014107891 A RU 2014107891A RU 2573078 C2 RU2573078 C2 RU 2573078C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
furnace
nozzles
vortex
cold funnel
burners
Prior art date
Application number
RU2014107891/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014107891A (en
Inventor
Евгений Михайлович Пузырёв
Вадим Алексеевич Голубев
Михаил Евгеньевич Пузырёв
Original Assignee
Евгений Михайлович Пузырёв
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 Евгений Михайлович Пузырёв filed Critical Евгений Михайлович Пузырёв
Priority to RU2014107891/06A priority Critical patent/RU2573078C2/en
Publication of RU2014107891A publication Critical patent/RU2014107891A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2573078C2 publication Critical patent/RU2573078C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: invention relates to power industry, namely to the swirl-type chamber furnaces. The swirl-type chamber furnace contains the installed on walls and screens above the cold funnel by at least one tier torches and nozzles directed tangentially to the conditional body of rotation, above them the wafer core is installed, made by bending of the furnace screens inside the furnace volume, and/or aerofoil wafer core, made due to the air jets supplied from the nozzles installed on the furnace walls, and under the cold funnel the after-burning grate is installed. The torches and nozzles of at least top tier are simultaneously oriented downwards towards the cold funnel.
EFFECT: invention increases profitability and reliability of the furnace operation.
6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к вихревым камерным топочным устройствам, которые обеспечивают получение вихревого факела и стабильное сжигание угля, торфа и местных топлив, углесодержащих, древесных и других отходов. Топка может использоваться в промышленных и энергетических котлах при их создании или переводе существующих котлов с жидкого и газообразного топлива на угли, торф, местные топлива, углесодержащие, древесные и другие отходы при простой их подготовке, дроблении и измельчении.The invention relates to vortex chamber furnace devices, which provide a vortex torch and stable combustion of coal, peat and local fuels, carbon-containing, wood and other wastes. The furnace can be used in industrial and energy boilers when they are created or when existing boilers are converted from liquid and gaseous fuels to coal, peat, local fuels, coal-containing, wood and other wastes with their simple preparation, crushing and grinding.
Известна камерная топка для вихревого сжигания угольной пыли в энергетических котлах [Хазмалян Д.М., Каган Я.А. Теория горения и топочные устройства. - М.: Энергия, 1976, с.434-436, рис.20-9]. Вихревая топка имеет горелки с угловым расположением, установленные над холодной воронкой и направленные тангенциально к условному телу с вертикальной осью вращения, совпадающей с осью топки.Known chamber furnace for vortex combustion of coal dust in energy boilers [Khazmalyan DM, Kagan Y.A. Theory of combustion and combustion devices. - M .: Energy, 1976, S. 434-436, Fig. 20-9]. The swirl chamber has angularly mounted burners mounted above the cold funnel and directed tangentially to a conditional body with a vertical axis of rotation coinciding with the axis of the furnace.
Недостатками этой вихревой камерной топки являются: The disadvantages of this vortex chamber furnace are:
- низкая экономичность, так как требуется тщательная подготовка топлива, тонкий размол и сушка с большими эксплуатационными и капитальными затратами на мельничную систему; - low efficiency, since careful preparation of the fuel, fine grinding and drying with high operational and capital costs for the mill system is required;
- невозможность использования углей, торфа и местных топлив при простой их подготовке - дроблении, измельчении, а также древесных и других отходов;- the impossibility of using coal, peat and local fuels with their simple preparation - crushing, grinding, as well as wood and other wastes;
- большая эмиссия вредных выбросов и интенсивное шлакование, вызываемые высокой температурой в ядре пылеугольных факелов и бесступенчатой схемой подачи дутья; - large emission of harmful emissions and intense slagging caused by high temperature in the core of pulverized coal flares and a stepless blast supply scheme;
- малый диапазон регулирования нагрузки; - a small range of load regulation;
- значительная часть объема топки, который занят холодной воронкой, практически не используется в топочном процессе.- a significant part of the volume of the furnace, which is occupied by a cold funnel, is practically not used in the furnace process.
Из известных топочных устройств укажем циклонные предтопки, разработку которых связывали с оптимистическими прогнозами прогресса котельно-топочной техники и переходом на сжигание дробленого угля [Хазмалян Д.М., Каган Я.А. Теория горения и топочные устройства.Among the known furnace devices, we indicate cyclone pre-furnaces, the development of which was associated with optimistic forecasts of the progress of boiler-furnace technology and the transition to the burning of crushed coal [Khazmalyan DM, Kagan Ya.A. Theory of combustion and combustion devices.
- М.: Энергия, 1976, с.462, рис.21-7]. На практике работа циклонных предтопков из-за жидкого шлакоудаления и износа защитной обмуровки была ненадежной и нестабильной, высокотемпературный режим сжигания (1600-1800°C) приводил к высоким выбросам оксидов азота и серы. - M.: Energy, 1976, S. 462, Fig. 21-7]. In practice, the operation of cyclone pre-furnaces due to liquid slag removal and wear of the protective lining was unreliable and unstable, high-temperature combustion (1600-1800 ° C) led to high emissions of nitrogen and sulfur oxides.
Из известных устройств наиболее близким по технической сущности прототипом является камерная низкотемпературная вихревая топка - НТВ топка. [Котлер В.Р. Специальные топки энергетических котлов. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с.43, рис.22]. НТВ топки первоначально были достаточно широко применимы в энергетических котлах для сжигания бурых углей, торфа и горючих сланцев при простой их подготовке - дроблении. НТВ топка имеет горелки, установленные в ряд над холодной воронкой сверху на фронтовом экране или в его пережиме, которые направлены с наклоном вниз тангенциально к условному телу вращения с горизонтальной осью, и плоское сопло нижнего дутья, установленное в холодной воронке под задним экраном и направленное на фронтовой экран встречно горелкам.Of the known devices, the prototype closest in technical essence is a chamber low-temperature vortex furnace - NTV furnace. [Kotler V.R. Special furnaces of power boilers. - M .: Energoatomizdat, 1990, p. 43, Fig. 22]. NTV furnaces were initially quite widely used in power boilers for burning brown coal, peat and oil shale with their simple preparation - crushing. The NTV firebox has burners installed in a row above a cold funnel on top of the front screen or in its pinch, which are directed obliquely downward tangentially to a conditional body of revolution with a horizontal axis, and a flat nozzle of the lower blast mounted in a cold funnel under the rear screen and aimed at front screen counter to burners.
При работе НТВ топки под действием момента от импульсов пары потоков топливовоздушных струй горелок сверху и плоской струи воздуха нижнего дутья в топке под пережимом фронтового экрана формируется вихрь с горизонтальной осью. Вихрь заполнен горящими частицами и подает горящий поток топочных газов к корню факелов горелок, стабилизирует воспламенение их факелов. Это обеспечивает активную вихревую аэродинамику, стабилизацию воспламенения и низкотемпературный топочный процесс - равномерный, с распространением его в холодную воронку. НТВ топки положительно отличаются низкой эмиссией вредных выбросов, не шлакуются, объем топки, занятый холодной воронкой, эффективно используется в топочном процессе.When the NTV furnace is operating under the influence of the momentum from a pair of streams of fuel-air jets of burners from above and a flat jet of lower blast air, a vortex with a horizontal axis is formed under the front screen clamping. The vortex is filled with burning particles and delivers a burning stream of flue gases to the root of the torch torches, stabilizes the ignition of their torches. This ensures active vortex aerodynamics, stabilization of ignition and a low-temperature combustion process - uniform, with its spread into a cold funnel. NTV furnaces are positively characterized by low emission of harmful emissions, they are not slagged, the volume of the furnace occupied by the cold funnel is effectively used in the furnace process.
Недостатками работы НТВ топки на дробленом топливе являются:The disadvantages of the NTV furnace on crushed fuel are:
- Низкая экономичность, которая возникает за счет большого механического недожога, так как в НТВ топке поддерживается пониженный уровень температур, поэтому воспламенение и выгорание частиц замедлено. Из-за слабого удержания мелкие частицы выносятся из НТВ топки и плохо выгорают, кроме того, имеется значительный провал крупных частиц в холодную воронку, даже при нижнем дутье со скоростью 90 м/сек.- Low efficiency, which arises due to the large mechanical underburning, as in the NTV furnace a lower temperature level is maintained, so the ignition and burning of particles is slowed down. Due to weak retention, small particles are removed from the NTV furnace and burn out poorly, in addition, there is a significant failure of large particles into the cold funnel, even with a lower blast at a speed of 90 m / s.
- Низкая надежность из-за интенсивного износа труб фронтового экрана. Плоская струя заднего дутья с высокой скоростью, 90 м/сек, бьет его частицами, далее струя прилипает к фронтовому экрану и удерживает на его наклонном участке большую взвешенную массу абразивных частиц, которые интенсивно изнашивают трубы.- Low reliability due to intense wear on the front screen tubes. A flat jet of the rear blast with a high speed, 90 m / s, hits it with particles, then the jet sticks to the front screen and holds on its inclined section a large weighted mass of abrasive particles that intensively wear pipes.
- Малый диапазон регулирования нагрузки. С уменьшением нагрузки температура в НТВ топке снижается, и горение становится неустойчивым.- Small load control range. With decreasing load, the temperature in the NTV furnace decreases, and combustion becomes unstable.
- Из-за пониженной экономичности и износа фронтового экрана НТВ топки не применяются для сжигания угля и местных топлив в дробленом виде и сейчас НТВ топки используются для пылеугольного сжигания [Котлер В.Р. Специальные топки энергетических котлов. §4.5, с.50-56].- Due to the reduced economy and wear of the front screen, NTV furnaces are not used for burning coal and local fuels in crushed form and now NTV furnaces are used for pulverized coal burning [Kotler V.R. Special furnaces of power boilers. §4.5, pp. 50-56].
Предлагаемым изобретением решаются задачи: расширения диапазона регулирования нагрузки, повышения экономичности, надежности и вовлечения в топливный баланс угля, местных топлив, торфа, древесных и других отходов при простой их подготовке - дроблении и измельчении.The proposed invention solves the following problems: expanding the range of load regulation, increasing efficiency, reliability and involving coal, local fuels, peat, wood and other wastes in the fuel balance with their simple preparation - crushing and grinding.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленных задач, выражается в том, что в вихревой камерной топке, имеющей расположенные на стенах и экранах над холодной воронкой горелки и сопла, направленные тангенциально к условному телу вращения, предлагается в горелках использовать эжектор, который подключен к питателю топлива через слоевой муфель, причем в зоне над холодной воронкой предлагается установить пережимы: типовые, образованные отгибкой топочных экранов и стен вовнутрь топочного объема, и/или аэродинамические, образованные за счет воздушных струй, подаваемых из установленных на стенах топки сопл и горелок, а под холодной воронкой смонтировать дожигающую колосниковую решетку.The technical result that provides the solution of the tasks is expressed in the fact that in the vortex chamber furnace, which has burners and nozzles located on the walls and screens above the cold funnel, directed tangentially to the conditional body of rotation, it is proposed to use an ejector in the burners, which is connected to the fuel feeder through a layered muffle, and in the area above the cold funnel it is proposed to set the clamps: typical, formed by folding the furnace screens and walls inside the furnace volume, and / or aerodynamic, forming nye due to the air jets supplied from the burner nozzles mounted on the walls and the burner, and a cold funnel mount afterburning grate.
Соответственно, в предлагаемой камерной топке подача дробленого топлива в горелки из слоевого муфеля через эжектор обеспечивает подачу частиц топлива в зажженном, горящем виде. Этим решается большинство поставленных задач. Длительные стадии подготовки и воспламенения крупных частиц топлива осуществляются в слоевом муфеле в массе слоя, состоящей из горящих частиц. При этом один муфель может подключаться к не скольким горелкам. В горелку из муфеля через эжектор поступают заметно потерявшие исходную массу, до 40-80%, горящие частицы совместно с горячим потоком продуктов неполного сгорания. Это обеспечивает устойчиво горящий факел в горелках и вовлечение в топливный баланс угля, местных топлив, торфа, углесодержащих, древесных и других отходов при их простой подготовке - дроблении и измельчении.Accordingly, in the proposed chamber furnace, the supply of crushed fuel to the burners from the layered muffle through the ejector provides the supply of fuel particles in a lit, burning form. This solves most of the tasks. Long stages of preparation and ignition of large particles of fuel are carried out in a layered muffle in the mass of the layer consisting of burning particles. In this case, one muffle can be connected to several burners. Burning particles together with a hot stream of products of incomplete combustion enter the burner from the muffle through the ejector through noticeably lost initial mass, up to 40-80%. This ensures a steadily burning torch in the burners and the involvement of coal, local fuels, peat, coal-containing, wood and other wastes in the fuel balance with their simple preparation - crushing and grinding.
Так как горящий факел с помощью муфеля легко поддержать даже в одной из горелок, причем при ее минимальной мощности, то соответственно резко, в разы, уменьшается нижняя граница устойчивой работы топки, а диапазон регулирования нагрузки существенно расширяется.Since the burning torch with the help of the muffle is easy to maintain even in one of the burners, and with its minimum power, the lower boundary of the stable operation of the furnace decreases dramatically, at times, and the range of load regulation is significantly expanded.
Одновременно с этим предлагаемое удержание вихревого образования в зоне над холодной воронкой пережимами обеспечивает более стабильное расположение вихря в топке, активную аэродинамику, центробежное удержание частиц в топке под пережимами и выжигание из частиц горючих.At the same time, the proposed retention of the vortex formation in the zone above the cold funnel pinch provides a more stable location of the vortex in the furnace, active aerodynamics, centrifugal particle retention in the furnace under the pinch and burning of combustible particles.
Дожигающая колосниковая решетка, установленная под холодной воронкой, обеспечивает дожигание провала крупных частиц. Соответственно, нет необходимости в удержании крупных частиц в вихревой топке нижним мощным дутьем, достаточно низконапорного дутья, которое не накапливает частицы и не приводит к износу фронтового экрана.The afterburning grate installed under the cold funnel provides the afterburning of the failure of large particles. Accordingly, there is no need to hold large particles in a vortex furnace with a powerful lower blower, a low-pressure blast is sufficient, which does not accumulate particles and does not lead to wear of the front screen.
Кроме рассмотренных технических решений введены дополнительные уточняющие признаки, конкретизирующие конструкцию устройства.In addition to the considered technical solutions, additional clarifying features have been introduced that specify the design of the device.
В дополнительных признаках п.2, п.3 и п.4 формулы изобретения предлагается конкретно выполнять слоевые муфели в виде газификаторов, причем ретортного типа или с кипящим слоем, либо с вращающимся слоем твердых частиц топлива. При этом использование муфелей, то есть не охлаждаемых топок, работающих в режиме газификаторов, минимизирует подачу растопочного дутья в количестве, необходимом только для сгорания небольшой части топлива, достаточной для разогрева, сушки и зажигания частиц топлива в массе слоя, состоящей из горящих частиц топлива. Муфели ретортного типа выбраны как механизированные и наиболее простые с непрерывной равномерной выгрузкой горящих частиц, п.2 формулы изобретения. Вариант с кипящим слоем выбран как наиболее стабильный, потому что кипящий слой аккумулирует много тепла и дает наиболее интенсивное воздействие при термической переработке и воспламенении свежих частиц топлива, п.3 формулы изобретения. Муфели в виде циклонных предтопков, работающих в режиме газификации, с вращающимся слоем горящих частиц выбраны как наиболее простые и надежные при длительной эксплуатации в восстановительной среде, так как они выполнены только из обмуровки и не содержат механизмов, п.4 формулы изобретения.In the additional features of claim 2, claim 3 and claim 4, it is proposed to specifically make layered muffles in the form of gasifiers, moreover, the retort type is either with a fluidized bed or with a rotating layer of solid fuel particles. At the same time, the use of muffles, that is, non-cooled furnaces operating in the gasifier mode, minimizes the supply of ignition blast in an amount necessary only for burning a small part of the fuel, sufficient for heating, drying and igniting the fuel particles in the mass of the layer consisting of burning fuel particles. Retort type muffles are selected as mechanized and simplest with continuous uniform discharge of burning particles, claim 2. The fluidized bed option is selected as the most stable, because the fluidized bed accumulates a lot of heat and gives the most intense effect in the thermal processing and ignition of fresh fuel particles, claim 3 of the claims. Muffles in the form of cyclone pre-furnaces operating in gasification mode with a rotating layer of burning particles are selected as the simplest and most reliable for long-term operation in a reducing environment, since they are made only from a brickwork and do not contain mechanisms, claim 4.
В дополнительных признаках, п.5, п.6. п.7 и п.8 формулы изобретения предлагается формировать под горизонтальными пережимами вихревые образования с вертикальной осью вращения, одно или несколько, за счет тангенциальной подачи струй из горелок и сопл, чем конкретизируется возможность применения этого устройства в энергетических котлах, в том числе и в котлах большой мощности с выделением дополнительными вертикальными пережимами или двухсветными экранами в мощных топках ряда ячеек примерно квадратного сечения. При этом используют горелки и сопла с угловым расположением, или в мощных топках устанавливают горелки и сопла на дополнительных вертикальных пережимах, причем горелки и сопла по крайней мере верхнего яруса одновременно ориентированы вниз, в сторону холодной воронки.In additional features, clause 5, clause 6. Claims 7 and 8 of the claims provide for the formation of vortex formations with a vertical axis of rotation under horizontal clamps, one or more, due to the tangential supply of jets from burners and nozzles, thereby specifying the possibility of using this device in power boilers, including high-power boilers with the release of additional vertical clamps or double-screen in the powerful furnaces of a number of cells of approximately square section. In this case, burners and nozzles with an angular arrangement are used, or burners and nozzles are installed in powerful fire chambers on additional vertical clamps, and the burners and nozzles of at least the upper tier are simultaneously oriented downward towards the cold funnel.
Пережимы, диафрагмирование выхода, как известно [Алексеенко С.В. и др. Введение в теорию концентрированных вихрей. - Новосибирск: Институт теплофизики, 2003 г, стр.402] существенно повышают стабильность вихревых образований. И это особенно эффективно при применении газовыпускного окна круглого сечения, п.6 формулы изобретения.Pinch, aperture exit, as you know [Alekseenko S.V. et al. Introduction to the theory of concentrated vortices. - Novosibirsk: Institute of Thermophysics, 2003, p. 402] significantly increase the stability of vortex formations. And this is especially effective when using a circular gas outlet window, claim 6 of the claims.
Касаясь работы пережимов, отметим, что при входе вихря в это сужение вращение потока ускоряется, и частицы центробежной силой отбрасываются к стенкам. Поэтому подача топливовоздушных струй по крайней мере верхнего яруса из-под горизонтальных пережимов с отклонением вниз, в сторону холодной воронки, усиливает возвратный поток и возврат уносимых частиц от пережима вниз в топочный объем. Это в совокупности с действием сил гравитации обеспечивает надежное удержание частиц, дожигание из них горючих и повышение экономичности топочного процесса.Regarding the operation of the pinches, we note that when the vortex enters this narrowing, the rotation of the flow is accelerated, and the particles are centrifuged by force to the walls. Therefore, the supply of air-fuel jets of at least the upper tier from under horizontal clamps with a downward deviation towards the cold funnel enhances the return flow and return of entrained particles from the clamp down to the combustion chamber. This, in conjunction with the action of gravitational forces, ensures reliable retention of particles, the burning of combustible particles from them, and an increase in the efficiency of the combustion process.
В мощных котлах для обеспечения прозрачности факелов, устранения перегрева и возгонки золы применяют широкие топки относительно небольшой глубины. Выделение дополнительными вертикальными пережимами и двухсветными экранами ряда ячеек примерно квадратного сечения обеспечит стабильность вихревых образований и в мощных топках, п.7 и п.8.In powerful boilers, wide fire chambers of relatively shallow depth are used to ensure the transparency of torches, eliminate overheating and sublimate ash. The allocation of additional square clamps and two-color screens of a number of cells of approximately square section will ensure the stability of the vortex formations in powerful furnaces, p. 7 and p. 8.
В дополнительном признаке, п.9 формулы изобретения предлагается формировать под пережимами вихревое образование с горизонтальной осью вращения путем расположения горелок и сопл горизонтальными рядами, смещенно по высоте с противоположных стен, причем в этом устройстве горелки установлены только в верхнем ряду непосредственно в одном из пережимов или под ним. Пережимы геометрически обеспечивают выделение и стабилизацию вихревого образования, а также лучшее удержание частиц в вихре над холодной воронкой, дожигание из них горючих и повышение экономичности. В сравнении с прототипом, НТВ топкой [Котлер В.Р. Специальные топки энергетических котлов. §4.5, с.50-56], здесь под холодной воронкой есть дожигающая колосниковая решетка, поэтому нет необходимости в удержании крупных частиц в вихревой топке нижним мощным дутьем со скоростями 90 м/сек. Рекомендуется дутье с безопасной скоростью 20-40 м/сек, не вызывающее износ фронтового экрана.In an additional feature, paragraph 9 of the claims proposes to form a vortex formation under the clamps with a horizontal axis of rotation by arranging the burners and nozzles in horizontal rows, shifted in height from opposite walls, and in this device the burners are installed only in the upper row directly in one of the clamps or under him. Clips geometrically ensure the isolation and stabilization of the vortex formation, as well as the best retention of particles in a vortex above a cold funnel, the burning out of them of combustibles and increased efficiency. In comparison with the prototype, NTV firebox [Kotler V.R. Special furnaces of power boilers. §4.5, pp. 50-56], here under the cold funnel there is an afterburning grate, so there is no need to hold large particles in the vortex furnace with a powerful lower blower at speeds of 90 m / s. Recommended blasting at a safe speed of 20-40 m / s, not causing wear of the front screen.
В дополнительном признаке, п.10 формулы изобретения, предлагается на стенах холодной воронки устанавливать встречно-смещенно сопла дожигающего дутья, причем с увеличенным сечением в зонах, в которых направление сопл совпадает с направлением движения вихря.In an additional feature, claim 10 of the claims, it is proposed to install counter-offset nozzles of the afterburning blast on the walls of the cold funnel, and with an enlarged cross-section in areas in which the nozzle direction coincides with the direction of the vortex movement.
Подача встречно-смещенно струй дожигающего дутья, причем с увеличенным расходом, в зоны, в которых направление струй совпадает с направлением движения вихря, формирует восходящие по стенкам холодной воронки потоки. Эти потоки не только снижают (выдувают) провал частиц из холодной воронки, но и подкручивают вихрь, что повышает эффективность удержания частиц, выжигание из них горючих и дополнительно увеличивает экономичность топки.The supply of counter-biased jets of the afterburning blast, and with an increased flow rate, into zones in which the direction of the jets coincides with the direction of motion of the vortex, forms flows ascending along the walls of the cold funnel. These flows not only reduce (blow out) the failure of particles from a cold funnel, but also twist the vortex, which increases the efficiency of particle retention, burning of combustible particles and additionally increases the efficiency of the furnace.
При проведении патентных исследований из уровня техники не выявлены решения, идентичные заявленному изобретению, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию охраноспособности «новизна».When conducting patent research from the prior art, no solutions were identified that are identical to the claimed invention, therefore, the claimed invention meets the eligibility condition “novelty”.
Сущность заявленного изобретения не следует явным образом из решений, известных из уровня техники, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию охраноспособности «изобретательский уровень».The essence of the claimed invention does not follow explicitly from solutions known from the prior art, therefore, the claimed invention meets the eligibility condition "inventive step".
Сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления заявленной группы изобретений.The information set forth in the application materials is sufficient for the practical implementation of the claimed group of inventions.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на фиг.1 показан поперечный разрез, на фиг.2 даны виды в плане для двух горизонтальных сечений предлагаемой вихревой камерной топки.The invention is illustrated by drawings, figure 1 shows a cross section, figure 2 shows a plan view for two horizontal sections of the proposed swirl chamber furnace.
Вихревая камерная топка 1 образована экранами 2 и имеет холодную воронку 3, образованную наклонными участками 4 экранов 2. На экранах 2 располагаются горелки 5 и сопла 6, направленные тангенциально к условному телу вращения 7. Причем горелки и сопла по крайней мере верхнего яруса одновременно ориентированы вниз. Экраны 2 вверху имеют горизонтальные пережимы 8, образованные их отгибкой вовнутрь топки 1, в данном случае, фиг.1, изображен пережим симметричный, двухсторонний. Кроме того, пережимы могут быть аэродинамическими, образованными за счет дутья, подаваемого из установленных на стенах топки сопл 9.The vortex chamber furnace 1 is formed by screens 2 and has a cold funnel 3 formed by inclined sections 4 of screens 2. On the screens 2 there are burners 5 and nozzles 6 directed tangentially to the conditional body of revolution 7. Moreover, the burners and nozzles of at least the upper tier are simultaneously oriented downward . The screens 2 at the top have horizontal clamps 8, formed by folding them into the inside of the furnace 1, in this case, figure 1, shows the symmetrical clamp, bilateral. In addition, the pinches can be aerodynamic, formed due to the blast supplied from the nozzles 9 mounted on the furnace walls.
Горелки 5 прямоточные, каждая имеет эжектор 10, который подключен к питателю топлива 11 и бункеру 12 сырого топлива через слоевой муфель 13 ретортного типа или с кипящим слоем, работающий в режиме газификации. Муфель не охлаждаемый, образован стенами, выполненными из обмуровки. На фиг.1 показан слоевой муфель 13 ретортного типа.The burners 5 are direct-flow, each has an ejector 10, which is connected to the fuel feeder 11 and the raw fuel hopper 12 through a retort type muffle 13 or with a fluidized bed operating in gasification mode. The muffle is not cooled; it is formed by walls made of walled brickwork. 1 shows a layered muffle 13 of the retort type.
Под холодной воронкой 3 установлена дожигающая колосниковая решетка 14, причем на наклонных участках 4 холодной воронки 3 установлены встречно-смещенно сопла 15 дожигающего дутья. В зонах, в которых направление сопл 15 в плане, фиг.2, как показано стрелками 16, совпадает с направлением движения вихря, показано стрелками 17, установлены сопла 18 с увеличенным сечением.An afterburning grate 14 is installed under the cold funnel 3, and counter-offset nozzles 15 of the afterburning blast are installed in inclined sections 4 of the cold funnel 3. In areas in which the direction of the nozzles 15 is in the plan, FIG. 2, as shown by arrows 16, coincides with the direction of movement of the vortex, shown by arrows 17, nozzles 18 are installed with an enlarged section.
В котлах большой мощности, имеющих топки с большой шириной при относительно небольшой их глубине, под горизонтальными пережимами выделены ячейки примерно квадратного сечения. Эти ячейки 19 выделяются симметрично расположенными вертикальными двухсторонними пережимами 20 или двухсветными экранами 21. Геометрическое выделение обеспечивает стабильное положение и устойчивый режим аэродинамики вихрей. Важно, что такое разбиение на ячейки, на фиг.2 выделено 3 шт., позволяет кратно масштабировать мощность котлов.In boilers of high power, with fireboxes with a large width at a relatively small depth, cells of approximately square section are allocated under the horizontal clamps. These cells 19 are distinguished by symmetrically arranged vertical double-sided clamps 20 or two-color screens 21. Geometric selection ensures a stable position and a stable regime of vortex aerodynamics. It is important that such a breakdown into cells, in Fig. 2 3 units are highlighted, allows you to multiply scale the power of the boilers.
Котел имеет вспомогательное оборудование и необходимые для работы элементы, например, конвективные поверхности 22 нагрева, дутьевой вентилятор 23 с воздуховодами 24, систему 25 шлакозолоудаления и др.The boiler has auxiliary equipment and necessary elements for operation, for example, convective heating surfaces 22, a blower fan 23 with air ducts 24, a slag ash removal system 25, etc.
Вихревая камерная топка 1 работает следующим образом. Воздух подается вентилятором 23 в необходимом для полного и экономичного сжигания топлива количестве и распределяется воздуховодами 24 по горелкам 5 и соплам 6, 9, 15, 18. Часть дутья подводится на газификацию исходного топлива в муфеле 13 и на дожигание коксового остатка под решетку 14.Vortex chamber furnace 1 operates as follows. Air is supplied by the fan 23 in the quantity necessary for complete and economical combustion of fuel and is distributed by air ducts 24 to the burners 5 and nozzles 6, 9, 15, 18. A part of the blast is supplied to the gasification of the initial fuel in the muffle 13 and to afterburning the coke residue under the grate 14.
Дробленое или измельченное топливо дозируется питателями топлива 11 из бункеров сырого топлива 12 в слоевые муфели 13. Здесь, в массе слоя, состоящей из горящих частиц, частицы сырого топлива проходят длительные стадии подготовки и воспламенения. Соответственно в горелки 5 из муфеля 13 через эжектор 10 поступают заметно потерявшие исходную массу, до 40-80%, горящие частицы, причем совместно с горячим потоком продуктов неполного сгорания, и это обеспечивает устойчиво горящие их факелы.Crushed or ground fuel is dosed by the fuel feeders 11 from the raw fuel bins 12 into the layer muffles 13. Here, in the mass of the layer consisting of burning particles, the crude fuel particles undergo lengthy preparation and ignition stages. Accordingly, burning particles noticeably lost their original mass, up to 40-80%, enter the burners 5 from the muffle 13 through the ejector 10, and together with the hot stream of products of incomplete combustion, and this ensures their torches stably burning.
Таким образом, применение муфеля 13 позволяет вовлечь в топливный баланс уголь, местные топлива, торф, древесные и другие отходы при простой их подготовке - дроблении и измельчении. Отметим, что с помощью муфеля 13 легко поддерживать работу котла даже на одной из горелок 5, причем при ее минимальной мощности. Это уменьшает нижнюю границу устойчивой работы топки и рабочий диапазон регулирования нагрузки топки.Thus, the use of the muffle 13 allows coal, local fuels, peat, wood and other wastes to be involved in the fuel balance with a simple preparation — crushing and grinding. Note that with the help of the muffle 13 it is easy to maintain the operation of the boiler even on one of the burners 5, and at its minimum power. This reduces the lower limit of the stable operation of the furnace and the operating range of the load control of the furnace.
Далее горение продолжается при активной аэродинамической обстановке в вихревом образовании, которое формируется тангенциальной подачей топливовоздушных и воздушных струй из горелок 5 и сопл 6 к условному телу вращения 7, причем с наклоном вниз. Вихрь на выходе из топки 1, при входе в сужение, образованное пережимами 8 экранов 2 и сопл 9, ускоряет вращение. Выносимые из топки частицы центробежной силой отбрасываются к экранам 2. Причем за счет подачи топливовоздушных струй из сопл 6 и горелок 5 с наклоном вниз и гравитации уносимые частицы, выброшенные из вихря 7, направляются вниз, в сторону холодной воронки 3 вдоль экранов 2. В холодной воронке 3 вдоль экранов 4 снизу из сопел 15 и 18 поступает дожигающее дутье. Таким образом, витающие частицы топлива удерживаются в вихревой камерной топке 1 и выгорают полностью. При этом топочный процесс распространен на весь объем топки 1, включая холодную воронку 3. В зонах, где направления движения вихря по стрелке 17 и дожигающего дутья по стрелке 16 совпадают, через сопла 18 с увеличенным сечением подается более мощное дутье, которое увеличивает крутку вихря.Further, combustion continues under active aerodynamic conditions in a vortex formation, which is formed by the tangential supply of air-fuel and air jets from burners 5 and nozzles 6 to a conditional rotation body 7, and with a downward inclination. The vortex at the outlet of the furnace 1, at the entrance to the narrowing formed by the pinches 8 of the screens 2 and nozzles 9, accelerates the rotation. Particles carried out from the furnace by centrifugal force are thrown to the screens 2. Moreover, due to the supply of fuel-air jets from nozzles 6 and burners 5 with a downward inclination and gravity, the entrained particles ejected from the vortex 7 are directed downward towards the cold funnel 3 along the screens 2. In the cold funnel 3 along the screens 4 from the bottom of the nozzles 15 and 18 enters the afterburning blast. Thus, the floating fuel particles are held in the vortex chamber furnace 1 and burn out completely. In this case, the combustion process is extended to the entire volume of the furnace 1, including the cold funnel 3. In areas where the directions of the vortex along arrow 17 and the afterburning blast along arrow 16 coincide, a more powerful blast is fed through nozzles 18 with an increased cross section, which increases the twist of the vortex.
В вихревых камерных топках 1 большой мощности топочный процесс аналогично протекает в ячейках 19, которые выделяются симметрично расположенными вертикальными двухсторонними пережимами 20 или двухсветными экранами 21. Выделяющееся от сжигания топлива тепло воспринимается топочными экранами 2, 4, двухсветными экранами 21 и далее конвективными поверхностями 22 нагрева.In vortex chamber furnaces 1 of high power, the combustion process likewise proceeds in cells 19, which are distinguished by symmetrically arranged vertical double-sided clamps 20 or two-color screens 21. Heat generated from the combustion of fuel is perceived by the furnace screens 2, 4, two-color screens 21 and further by convective heating surfaces 22.
Наиболее крупные горящие частицы топлива не могут удержаться аэродинамически. Вместе с золой они выпадают и догорают на движущейся дожигающей колосниковой решетке 14, а очаговые остатки выгружаются в систему 25 шлакозолоудаления. В итоге вихревая камерная топка работает экономично, с подавлением недожога в провале и уносе, надежно, так как в топке нет массы движущихся по экранам 4 изнашивающих частиц.The largest burning fuel particles cannot be held aerodynamically. Together with the ash, they fall out and burn out on the moving afterburning grate 14, and the focal residues are discharged into the ash disposal system 25. As a result, the vortex chamber furnace works economically, with the suppression of underburning in failure and ablation, reliably, since there are no masses of 4 wearing particles moving across the screens in the furnace.
Типично, что доля крупных идущих в провал частиц мала и может регулироваться при предварительном дроблении и измельчении топлива.Typically, the proportion of large particles going into the dip is small and can be controlled by preliminary crushing and grinding of fuel.
Таким образом, использование предлагаемой вихревой топки в сравнении с прототипом НТВ [Котлер В.Р. Специальные топки энергетических котлов. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с.43, рис.22] позволяет: Thus, the use of the proposed swirl furnace in comparison with the prototype NTV [Kotler VR Special furnaces of power boilers. - M .: Energoatomizdat, 1990, p. 43, Fig. 22] allows:
- расширить диапазон регулирования нагрузки; - expand the range of load regulation;
- вовлечь в топливный баланс уголь, местные топлива, торф, древесные и другие отходы при простой их подготовке - дроблении и измельчении; - involve coal, local fuels, peat, wood and other wastes in the fuel balance with their simple preparation - crushing and grinding;
- повысить экономичность; - increase efficiency;
- повысить надежность работы вихревой топки. - increase the reliability of the vortex furnace.
Предлагаемое изобретение соответствует критерию «промышленная применимость», поскольку осуществима с использованием известных технических средств и по известным технологиям.The present invention meets the criterion of "industrial applicability", since it is feasible using well-known technical means and known technologies.

Claims (6)

1. Вихревая камерная топка, имеющая расположенные на стенах и экранах над холодной воронкой по меньшей мере в один ярус горелки и сопла, направленные тангенциально к условному телу вращения, отличающаяся тем, что над ними установлен пережим, образованный отгибкой топочных экранов вовнутрь топочного объема, и/или аэродинамический пережим, который образован за счет воздушных струй, подаваемых из установленных на стенах топки сопел, а под холодной воронкой смонтирована дожигающая колосниковая решетка.1. A vortex chamber furnace, having at least one burner and nozzle directed on the walls and screens above the cold funnel tangentially to the conditional body of rotation, characterized in that a clamp is formed above them, formed by folding the furnace screens into the furnace volume, and / or aerodynamic pinch, which is formed due to air jets supplied from nozzles installed on the furnace walls, and an after-burning grate is mounted under a cold funnel.
2. Вихревая камерная топка по п.1, отличающаяся тем, что горелки и сопла, по крайней мере, верхнего яруса одновременно ориентированы вниз в сторону холодной воронки. 2. The vortex chamber furnace according to claim 1, characterized in that the burners and nozzles of at least the upper tier are simultaneously oriented down towards the cold funnel.
3. Вихревая камерная топка по п.1, отличающаяся тем, что пережим выполнен двухсторонним. 3. The vortex chamber furnace according to claim 1, characterized in that the pinch is made bilateral.
4. Вихревая камерная топка по п.1, отличающаяся тем, что топочные экраны образуют круглый пережим. 4. The vortex chamber furnace according to claim 1, characterized in that the furnace screens form a round pinch.
5. Вихревая камерная топка по п.1, отличающаяся тем, что горелки и сопла установлены с противоположных стен горизонтальными рядами, смещенно по высоте и направлены тангенциально к условному телу вращения с горизонтальной осью, при этом горелки установлены только в верхнем ряду непосредственно в пережиме или под ним.5. The vortex chamber furnace according to claim 1, characterized in that the burners and nozzles are mounted in horizontal rows from opposite walls, offset in height and directed tangentially to the conventional rotation body with a horizontal axis, while the burners are installed only in the upper row directly in the pinch or under him.
6. Вихревая камерная топка по п.1, отличающаяся тем, что на стенах холодной воронки установлены встречно-смещенно сопла, причем с увеличенным сечением там, где направление сопел совпадает с направлением движения вихря. 6. The vortex chamber furnace according to claim 1, characterized in that the walls of the cold funnel are equipped with counter-offset nozzles, and with an enlarged cross-section, where the direction of the nozzles coincides with the direction of movement of the vortex.
RU2014107891/06A 2014-02-28 2014-02-28 Swirling-type chamber furnace RU2573078C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014107891/06A RU2573078C2 (en) 2014-02-28 2014-02-28 Swirling-type chamber furnace

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014107891/06A RU2573078C2 (en) 2014-02-28 2014-02-28 Swirling-type chamber furnace

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014107891A RU2014107891A (en) 2015-09-27
RU2573078C2 true RU2573078C2 (en) 2016-01-20

Family

ID=54250630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014107891/06A RU2573078C2 (en) 2014-02-28 2014-02-28 Swirling-type chamber furnace

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2573078C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2695877C1 (en) * 2018-04-11 2019-07-29 Евгений Михайлович Пузырёв Power boiler

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2648314C2 (en) * 2015-12-24 2018-03-23 Евгений Михайлович Пузырёв Boiler with chamber furnace

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2941518A (en) * 1957-12-17 1960-06-21 Combustion Eng Apparatus and method for controlling temperature of furnace gases, tube metal and steam
SU1138598A1 (en) * 1983-02-04 1985-02-07 Уральский Филиал Всесоюзного Дважды Ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнического Научно-Исследовательского Института Им.Ф.Э.Дзержинского Boiler furnace
US5020454A (en) * 1990-10-31 1991-06-04 Combustion Engineering, Inc. Clustered concentric tangential firing system
RU2244211C1 (en) * 2003-07-08 2005-01-10 Научно-исследовательский и проектно-конструкторский центр ПО "Бийскэнергомаш" Low-temperature swirling-type furnace
RU86277U1 (en) * 2009-03-30 2009-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "СКБ ПроЭнергоМаш" (ООО "СКБ ПроЭнергоМаш") Vortex furnace

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2941518A (en) * 1957-12-17 1960-06-21 Combustion Eng Apparatus and method for controlling temperature of furnace gases, tube metal and steam
SU1138598A1 (en) * 1983-02-04 1985-02-07 Уральский Филиал Всесоюзного Дважды Ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнического Научно-Исследовательского Института Им.Ф.Э.Дзержинского Boiler furnace
US5020454A (en) * 1990-10-31 1991-06-04 Combustion Engineering, Inc. Clustered concentric tangential firing system
RU2244211C1 (en) * 2003-07-08 2005-01-10 Научно-исследовательский и проектно-конструкторский центр ПО "Бийскэнергомаш" Low-temperature swirling-type furnace
RU86277U1 (en) * 2009-03-30 2009-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "СКБ ПроЭнергоМаш" (ООО "СКБ ПроЭнергоМаш") Vortex furnace

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2695877C1 (en) * 2018-04-11 2019-07-29 Евгений Михайлович Пузырёв Power boiler

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014107891A (en) 2015-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014047486A3 (en) Spray drying microcapsules
RU2693544C2 (en) Measuring comb for gas parameters measurement in gas turbine engine flow path
HUE046136T2 (en) Method for the production of 1,2-propane diol from propene and hydrogen peroxide
JP2016534312A5 (en)
RU2573078C2 (en) Swirling-type chamber furnace
FI20155876A (en) Biomass-based fuel adapted to reduce the chemical and / or mechanical impact of the flue gas on heat transfer surfaces, and the process for its production
WO2017102239A3 (en) External part made of zirconia with selective colouring
PH12017500672B1 (en) Spray nozzle apparatus for spray-drying applications
BR112017016364A2 (en) gas burner and stove set
WO2016110721A3 (en) Improved water apparatus
WO2014099105A3 (en) Blast shield for high pressure compressor
PH12015500506B1 (en) Hot air rack oven
RU2615383C1 (en) Method of manufacturing hot blow air heater
WO2016201164A3 (en) Discretizer and method of using same
BR112015015954A2 (en) pit test burner system, method and system
WO2013156902A3 (en) Burner for a gas-heated cooking appliance
PH12015502010A1 (en) Combustion burner, burner apparatus, and raw material powder-heating method
JP2019527805A5 (en)
FR3009578B1 (en) ASSEMBLY FOR CONTROLLING THE VARIATION OF THE STEP OF A TURBOMACHINE PROPELLER, AND TURBOMACHINE EQUIPPED WITH SUCH AN ASSEMBLY
WO2017149110A8 (en) Furnace and method for operating a furnace
EP3275835A4 (en) Online furnace drying method for heat-insulation natural gas catalytic oxidizing furnace
WO2017156440A8 (en) High intensity gas fired infrared emitter
WO2014033257A3 (en) Combustion furnace with a burner device for feeding a combustion gas/air mixture into the combustion chamber of a combustion furnace
WO2015123495A3 (en) Startup burner assembly for recovery boiler and method
WO2013154510A3 (en) Advanced wood drying oven

Legal Events

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

Effective date: 20200229