RU2760611C1 - Furnace for gas and petroleum oil fuel - Google Patents
Furnace for gas and petroleum oil fuel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2760611C1 RU2760611C1 RU2021107083A RU2021107083A RU2760611C1 RU 2760611 C1 RU2760611 C1 RU 2760611C1 RU 2021107083 A RU2021107083 A RU 2021107083A RU 2021107083 A RU2021107083 A RU 2021107083A RU 2760611 C1 RU2760611 C1 RU 2760611C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- burners
- furnace
- horizontal plane
- tier
- walls
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C5/00—Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
- F23C5/08—Disposition of burners
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетического машиностроения, и в частности к устройствам топок паровых котлов со встроенной компоновкой газомазутных горелок.The invention relates to the field of power engineering, and in particular to devices for furnaces of steam boilers with a built-in arrangement of gas-oil burners.
Известна топка парового котла, нижняя часть которой выполнена в форме прямоугольного параллелепипеда, а верхняя - в форме четырехгранной усеченной пирамиды, в нижней части встроены во фронтальную и заднюю стены встречно расположенные в горизонтальной плоскости в два яруса газомазутные горелки (RU 2613539, кл. F23C 3/00, 2017).Known steam boiler furnace, the lower part of which is made in the form of a rectangular parallelepiped, and the upper - in the form of a tetrahedral truncated pyramid, in the lower part built into the front and rear walls oppositely located in the horizontal plane in two tiers gas-oil burners (RU 2613539, class F23C 3 / 00, 2017).
Недостатком данной топки является неравномерное распределение тепловых потоков по высоте стен и температур по объему факела, связанное с горизонтально расположенными газомазутными горелками.The disadvantage of this furnace is the uneven distribution of heat fluxes along the height of the walls and temperatures throughout the torch volume, associated with horizontally located gas-oil burners.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению относится топка парового котла, выполненная в нижней части в форме прямоугольного параллелепипеда, в верхней - в форме четырехгранной усеченной пирамиды, включающая под, свод, стены и экраны, повторяющие внутреннюю поверхность топки, и встроенные в стены встречно расположенные в горизонтальной плоскости в два яруса горелки, первый ярус горелок расположен с наклоном их осей вниз под углом 15-18° к горизонтальной плоскости (RU 2714983, кл. F23C 5/08, 2019.08).The closest in technical essence to the claimed invention is a steam boiler furnace, made in the lower part in the form of a rectangular parallelepiped, in the upper part in the form of a tetrahedral truncated pyramid, including under, arch, walls and screens that repeat the inner surface of the furnace, and built into the walls opposite located in the horizontal plane in two burner tiers, the first burner tier is located with their axes tilted downward at an angle of 15-18 ° to the horizontal plane (RU 2714983, class F23C 5/08, 2019.08).
Недостатком данной топки является неравномерное распределение температур по газовому объему факела и тепловых потоков по экранным поверхностям стен. В нижней объемной зоне, составляющей третью часть топки, выделяется 60% мощности факела. В центре данной объемной зоны температуры факела составляет 1750°С. Напротив объемной зоны факела с максимальной температурой максимальные тепловые потоки на экранные поверхности стен составляют 510 кВт/м2. На следующую по высоте одну третью часть топки приходится 25% топлива, в верхней одной третьей части топки догорает 15% топлива и выделяется 15% мощности факела. Напротив изотермы 1300°С тепловые потоки на вертикальной оси окрашенных поверхностей фронтальной и боковых стен минимальны и составляют 180кВт/м2. Максимальные тепловые потоки падающие на экранные поверхности от факела на фронтальные и боковые поверхности стен по вертикальной оси симметрии в нижней части в 2,83 раза больше минимальных тепловых потоков, падающих от факела на эти же экранные поверхности в верхней их части. Аналогичное неравномерное распределение тепловых потоков излечения оси факела наблюдается на периферии фронтальной и боковых стен. Неравномерное распределение потоков излучения факела по высоте и периметру экранных поверхностей вызывает аналогичную неравномерность парообразования и отложений в трубах. Повышенные тепловые нагрузки в нижней части стен приводят к повышению температуры экранных труб и способствуют развитию в них высокотемпературной коррозии. Высокая температура в нижней объемной зоне, составляющая 1750°С, способствует увеличению выхода оксидов азота из топки, так как из теории горения Я.Б. Зельдовича и накопленного опыта эксплуатации топок паровых котлов известно следующее: чем больше температура в зоне горения топлива, тем больше образуется оксидов азота.The disadvantage of this furnace is the uneven distribution of temperatures over the gas volume of the torch and heat fluxes along the screen surfaces of the walls. In the lower volumetric zone, which makes up the third part of the furnace, 60% of the torch power is released. In the center of this volumetric zone, the flame temperature is 1750 ° C. Opposite the volumetric zone of the torch with the maximum temperature, the maximum heat fluxes to the screen surfaces of the walls are 510 kW / m 2 . The next highest one third of the furnace accounts for 25% of the fuel, in the upper one third of the furnace 15% of the fuel burns out and 15% of the torch power is released. Conversely 1300 ° C isotherm of the heat fluxes on the vertical axis of the painted surfaces the front and side walls and constitute low 180kW / m 2. The maximum heat fluxes falling on the screen surfaces from the torch onto the front and side surfaces of the walls along the vertical axis of symmetry in the lower part are 2.83 times higher than the minimum heat fluxes falling from the torch onto the same screen surfaces in their upper part. A similar uneven distribution of heat fluxes from the torch axis is observed on the periphery of the frontal and side walls. The uneven distribution of the torch radiation fluxes along the height and perimeter of the screen surfaces causes a similar unevenness of vaporization and deposits in the pipes. Increased thermal loads in the lower part of the walls lead to an increase in the temperature of the wall tubes and contribute to the development of high-temperature corrosion in them. The high temperature in the lower volumetric zone, which is 1750 ° C, contributes to an increase in the yield of nitrogen oxides from the furnace, since from the theory of combustion of Ya.B. Zeldovich and the accumulated experience of operating the furnaces of steam boilers, the following is known: the higher the temperature in the fuel combustion zone, the more nitrogen oxides are formed.
Технической проблемой изобретения является разработка новой конструкции топки для сжигания газомазутного топлива, позволяющей снизить максимальную температуру факела и выровнять плотности тепловых потоков излучений факела на экранные поверхности и парообразование по высоте и периметру стен, увеличить период между кислотными промывками котла, снизить выход оксидов азота из топки.The technical problem of the invention is the development of a new furnace design for burning gas-oil fuel, which allows to reduce the maximum flame temperature and equalize the density of heat fluxes of the flame radiation on the screen surfaces and vaporization along the height and perimeter of the walls, increase the period between acid washings of the boiler, and reduce the release of nitrogen oxides from the furnace.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности и срока службы экранных труб топки, снижение выбросов оксидов азота и загрязнения атмосферного воздуха.The technical result of the invention is to increase the reliability and service life of the screen tubes of the furnace, reduce emissions of nitrogen oxides and air pollution.
Поставленная проблема и технический результат достигается тем, что топка для сжигания газомазутного топлива, выполненная в нижней части в форме прямоугольного параллелепипеда, в верхней части в форме четырехгранной усеченной пирамиды, включающая свод, под, стены и экраны, повторяющие внутреннюю поверхность топки, и встроенные в стены встречно расположенные в горизонтальной плоскости в два яруса горелки, первый ярус горелок расположен с наклоном их осей вниз под углом 15-18° к горизонтальной плоскости. Согласно изобретению, второй ярус горелок расположен с наклоном их осей вверх под углом 15-18° к горизонтальной плоскости.The problem posed and the technical result is achieved by the fact that the furnace for burning gas-oil fuel, made in the lower part in the form of a rectangular parallelepiped, in the upper part in the form of a four-sided truncated pyramid, including the roof, under, walls and screens, repeating the inner surface of the furnace, and built into the walls are oppositely located in the horizontal plane in two tiers of the burner, the first tier of the burners is located with their axes tilted downward at an angle of 15-18 ° to the horizontal plane. According to the invention, the second tier of burners is located with an upward inclination of their axes at an angle of 15-18 ° to the horizontal plane.
Расположение второго яруса горелок с наклоном их осей вверх под углом 15-18° к горизонтальной плоскости снижает концентрацию сгоревшего топлива в высокотемпературной газовой объемной зоне, уменьшает максимальную температуру с 1750°С до 1700°С, так как первый ярус горелок направлен вниз под углом 15-18° относительно горизонтальной плоскости и второй ярус горелок направлен вверх под углом 15-18° относительно горизонтальной плоскости.The arrangement of the second tier of burners with an inclination of their axes upwards at an angle of 15-18 ° to the horizontal plane reduces the concentration of the burnt fuel in the high-temperature gas volumetric zone, reduces the maximum temperature from 1750 ° C to 1700 ° C, since the first tier of burners is directed downward at an angle of 15 -18 ° relative to the horizontal plane and the second tier of burners is directed upward at an angle of 15-18 ° relative to the horizontal plane.
В результате распределенного сгорания топлива в нижней части топки температура высокотемпературной объемной зоны снижается с 1750°С до 1700°С, тепловые потоки на экранные поверхности нагрева, расположенные напротив высокотемпературной газовой объемной зоны, уменьшаются, а на расположенные выше высокотемпературной зоны увеличиваются. Происходит выравнивание тепловых потоков по экранным поверхностям нагрева в нижней части топки. Вследствие уменьшения максимальной температуры высокотемпературной газовой объемной зоны с 1750°С до 1700°С выход оксидов азота снижается.As a result of distributed combustion of fuel in the lower part of the furnace, the temperature of the high-temperature volumetric zone decreases from 1750 ° C to 1700 ° C, heat fluxes to the screen heating surfaces located opposite the high-temperature gas volumetric zone decrease, and increase to the high-temperature zones located above. There is an equalization of heat fluxes along the screen heating surfaces in the lower part of the furnace. Due to a decrease in the maximum temperature of the high-temperature gas volumetric zone from 1750 ° C to 1700 ° C, the yield of nitrogen oxides decreases.
При расположении второго яруса горелок с наклоном их осей вверх под углом, меньшим 15-18° к горизонтальной плоскости, высокотемпературное ядро горения топлива второго яруса горелок будет соприкасаться с высокотемпературным ядром горения топлива первого яруса горелок и температура высокотемпературной объемной зоны достигнет 1750°С, тепловые потоки на экранные поверхности нагрева напротив высокотемпературной объемной зоны увеличатся, рост внутритрубных отложений и выход оксидов азота увеличатся.When the second tier of burners is located with an inclination of their axes upward at an angle less than 15-18 ° to the horizontal plane, the high-temperature core of fuel combustion of the second tier of burners will come into contact with the high-temperature core of fuel combustion of the first tier of burners and the temperature of the high-temperature bulk zone will reach 1750 ° C, thermal fluxes to the screen heating surfaces opposite the high-temperature bulk zone will increase, the growth of in-pipe deposits and the release of nitrogen oxides will increase.
При расположении второго яруса горелок с наклоном их осей вверх под углом, большим 15-18° к горизонтальной плоскости, факелы второго яруса горелок приблизятся к экранным поверхностям фронтальной и задней стен, тепловые нагрузки на экранные поверхности труб возрастут, что приводит к интенсивному парообразованию и росту внутритрубных отложений в нижней части стен напротив факелов второго яруса горелок. Повышение тепловых нагрузок на экранные поверхности фронтальной и задней стен увеличивает температуру металла труб стен и способствует возникновению и развитию высокотемпературной коррозии экранных труб.When the second tier of burners is located with an inclination of their axes upward at an angle greater than 15-18 ° to the horizontal plane, the torches of the second tier of burners will approach the screen surfaces of the front and rear walls, the thermal loads on the screen surfaces of the pipes will increase, which leads to intense vaporization and growth in-pipe deposits in the lower part of the walls opposite the flares of the second tier of burners. An increase in thermal loads on the screen surfaces of the front and rear walls increases the temperature of the metal of the wall pipes and contributes to the occurrence and development of high-temperature corrosion of the wall tubes.
Устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен вид сбоку (разрез) предлагаемой топки котла и распределение изотерм по объему факела; на фиг. 2 представлен вид сверху в разрезе А-А; на фиг. 3 распределение тепловых потоков по высоте экранных поверхностей стен топки устройства - прототипа (а - распределение тепловых потоков по вертикальной оси симметрии фронтальной и боковой стены; б - распределение тепловых потоков на периферии фронтальной и боковой стен); на фиг. 4 - распределение тепловых потоков по высоте экранных поверхностей предлагаемой топки, второй ярус горелок которой расположен с наклоном их осей вверх под углом 15-18° к горизонтальной плоскости (а - распределение тепловых потоков по вертикальной оси симметрии фронтальной и боковой стен; б - распределение тепловых потоков на периферии фронтальной и боковой стен).The device is illustrated by drawings, where FIG. 1 shows a side view (section) of the proposed boiler furnace and the distribution of isotherms over the volume of the torch; in fig. 2 shows a top view in section AA; in fig. 3 distribution of heat fluxes along the height of the screen surfaces of the walls of the furnace of the device - prototype (a - distribution of heat fluxes along the vertical axis of symmetry of the frontal and side walls; b - distribution of heat fluxes at the periphery of the frontal and side walls); in fig. 4 - distribution of heat fluxes along the height of the screen surfaces of the proposed furnace, the second tier of burners of which is located with an inclination of their axes upwards at an angle of 15-18 ° to the horizontal plane (a - distribution of heat fluxes along the vertical symmetry axis of the front and side walls; b - distribution of heat flows on the periphery of the front and side walls).
Топка состоит из пода 1, свода 2, стен 3, экранов 4, повторяющих внутреннюю поверхность топки. Топка выполнена в нижней части 5 в форме прямоугольного параллелепипеда, в средней части 6 и в верхней части 7 в форме четырехгранной усеченной пирамиды. В стены 3 встроены в два яруса встречно расположенные горелки 8. Первый ярус горелок 8 расположен с наклоном их осей 9 и факелов 10, которые создают горелки 8, вниз под углом 15-18°С к горизонтальной плоскости. Второй ярус горелок 8 расположен с наклоном их осей 9 и факелов 10, которые создают горелки 8, вверх под углом 15-18°С к горизонтальной плоскости. Первый и второй ярусы горелок 8 создают вертикальный факел 11 заполняющий верхний объем нижней части 5, среднюю 6 и верхнюю 7 части топки. Топка работает следующим образом.The firebox consists of a
В горелки 8, расположенные в два яруса на противоположных фронтальной и задней стенах 3, подают топливо, газ или мазут, и воздух для создания горючей смеси. В процессе сгорания топливно-воздушной смеси в горелках 8 образуются факелы 10 первого яруса, направленные под углом 15-18° к горизонтальной плоскости вниз, и факелы 10 второго яруса,. направленные под углом 15-18° к горизонтальной плоскости вверх. Для уменьшения максимальной температуры высокотемпературной зоны с 1750°С до 1700°С, второй ярус горелок 8 расположен в стенах 3 с наклоном осей 9 вверх под углом 15-18° к горизонтальной плоскости. В нижней зоне топки, составляющей одну третью часть ее объема, в зоне горелок 8 первого и второго ярусов и выше горелок, сгорает более половины поступающего в топку топлива. Остальная часть несгоревшего топлива с помощью дутьевого вентилятора поступает в среднюю часть 6 и верхнюю часть 7 топки, где сгорает, образуя вертикальный факел 11.The
При расположении второго яруса горелок 8 с наклоном их осей 9 вверх под углом 15-18° к горизонтальной плоскости, объем зоны, находящейся между осями 9 первого и второго ярусов горелок 8 увеличивается, концентрация сгоревшего топлива в единице высокотемпературного объема, находящегося между осями 9 первого и второго ярусов горелок 8 уменьшается, температура газового объема уменьшается. При снижение концентрации сгоревшего топлива в единице высокотемпературного объема, находящегося между осями 9 первого и второго ярусов горелок 8, максимальная температура высокотемпературной зоны снижается с 1750°С до 1700°С, тепловые потоки на экраны 4 стен 3 топки, расположенные напротив высокотемпературной газовой объемной зоны, уменьшаются с 510 до 480 кВт/м2, а на экранные поверхности, расположенные в нижней части средней зоны топки 6, увеличиваются. Происходит выравнивание тепловых потоков по экранным поверхностям стен 3 в нижней 5 и средней 6 частях топки. Снижение тепловых потоков на поверхности стен 3, расположенные напротив высокотемпературной газовой объемной зоны, уменьшает температуру экранов 4 и количество отложений в трубах, способствует замедлению их высокотемпературной коррозии, что повысит надежность экранных поверхностей нагрева, увеличится срок их службы и период между кислотными промывками котла. При снижении температуры высокотемпературного газового объема, ограниченного изотермой, с 1750°С до 1700°С выход оксидов азота из топки и загрязнение атмосферного воздуха уменьшаются.When the second tier of
В настоящее время изобретение находится на стадии технического предложения.The invention is currently at the stage of technical proposal.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021107083A RU2760611C1 (en) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Furnace for gas and petroleum oil fuel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021107083A RU2760611C1 (en) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Furnace for gas and petroleum oil fuel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2760611C1 true RU2760611C1 (en) | 2021-11-29 |
Family
ID=79173976
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021107083A RU2760611C1 (en) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Furnace for gas and petroleum oil fuel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2760611C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1477976A1 (en) * | 1987-09-01 | 1989-05-07 | Среднеазиатский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Использования Газа В Народном Хозяйстве И Подземного Хранения Нефти, Нефтепродуктов И Сжиженных Газов | Method of operation of steam generator prismatic furnace |
SU1702092A1 (en) * | 1989-11-09 | 1991-12-30 | Московский энергетический институт | Furnace |
RU2285200C1 (en) * | 2005-04-18 | 2006-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | Furnace for burning gas fuel and fuel oil |
RU2400668C1 (en) * | 2009-06-01 | 2010-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | Fire chamber for combustion of gas-black oil fuel |
RU2613539C1 (en) * | 2016-01-12 | 2017-03-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" | Fire chamber for combustion of gas-black oil fuel |
RU2714983C1 (en) * | 2019-04-05 | 2020-02-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" (ТвГТУ) | Furnace for burning gas and heavy oil fuel |
-
2021
- 2021-03-16 RU RU2021107083A patent/RU2760611C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1477976A1 (en) * | 1987-09-01 | 1989-05-07 | Среднеазиатский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Использования Газа В Народном Хозяйстве И Подземного Хранения Нефти, Нефтепродуктов И Сжиженных Газов | Method of operation of steam generator prismatic furnace |
SU1702092A1 (en) * | 1989-11-09 | 1991-12-30 | Московский энергетический институт | Furnace |
RU2285200C1 (en) * | 2005-04-18 | 2006-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | Furnace for burning gas fuel and fuel oil |
RU2400668C1 (en) * | 2009-06-01 | 2010-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | Fire chamber for combustion of gas-black oil fuel |
RU2613539C1 (en) * | 2016-01-12 | 2017-03-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" | Fire chamber for combustion of gas-black oil fuel |
RU2714983C1 (en) * | 2019-04-05 | 2020-02-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" (ТвГТУ) | Furnace for burning gas and heavy oil fuel |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101158469B (en) | Sectional type porous ceramic dielectric gas fuel combusting device | |
CN102418927A (en) | Gradually-expanding premixing porous medium combustor for combusting biomass gasification gas | |
CN202382242U (en) | Conical porous medium combustor applicable to biomass gasification gas | |
RU2760611C1 (en) | Furnace for gas and petroleum oil fuel | |
RU2714983C1 (en) | Furnace for burning gas and heavy oil fuel | |
RU2400668C1 (en) | Fire chamber for combustion of gas-black oil fuel | |
RU2613539C1 (en) | Fire chamber for combustion of gas-black oil fuel | |
RU182137U1 (en) | Fluidized bed solid fuel boiler | |
US20230175697A1 (en) | Device for reburning furnace combustion products | |
RU82293U1 (en) | VERTICAL RING FUEL STEAM GENERATOR | |
CN207035086U (en) | The low nitrogen pulverized-coal fired boiler of U-shaped flame | |
RU2648314C2 (en) | Boiler with chamber furnace | |
RU2377467C2 (en) | Method of reducing nitrogen oxide emissions based on plasma flame stabilisation of pulverised coal flow and device intended for realisation thereof | |
CN114739184B (en) | Blast furnace gas combustion heat accumulation stabilizing device | |
RU61842U1 (en) | STEAM GENERATOR | |
CN110375291B (en) | Chain grate biomass boiler and combustion control method | |
RU61011U1 (en) | BOILER | |
CN109631014B (en) | Pulverized coal boiler transformed by chain boiler and transformation method thereof | |
NO153346B (en) | Radiation shield for solid fuel boiler. | |
RU2394189C1 (en) | Furnace for burning fuel with low specific weight | |
RU2324109C1 (en) | Mode of operation of prismatic furnace | |
CN201047662Y (en) | Chain type fire coal gasfication atmospheric hot-water environmetnal protection boiler | |
RU30929U1 (en) | Fire chamber of a steam or hot water boiler | |
CN206320783U (en) | A kind of new furnace arch structure of biomass chain-grate boiler | |
US1919203A (en) | Furnace |