RU2761254C1

RU2761254C1 - Smoke gas recirculation device

Info

Publication number: RU2761254C1
Application number: RU2021107646A
Authority: RU
Inventors: Сергей Валерьевич Александров
Original assignee: Сергей Валерьевич Александров
Priority date: 2021-03-22
Filing date: 2021-03-22
Publication date: 2021-12-06

Abstract

FIELD: heat engineering.

SUBSTANCE: invention relates to heat engineering and can be used in hot water boilers. The device contains a burner 1 with radially built-in nozzles 2 located around the circumference of the burner. The branch pipes are made in the form of pipe sections, the inlet necks of which are located in a special cavity 3 of the boiler furnace, and the outlets are inside the burner and are bent in the direction of the air flow. Due to the rarefaction that occurs when the outlets of the pipes are washed with a stream of air, flue gases are sucked in from a special cavity and mixed with air. To regulate the degree of recirculation of flue gases, the branch pipes are equipped with controllable dampers 4.

EFFECT: lowering the oxygen concentration in the fuel-air mixture by lowering the combustion temperature of the fuel in the boiler.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при производстве и реконструкции водогрейных котлов, предназначенных для отопления и горячего водоснабжения.The invention relates to heat engineering and can be used in the production and reconstruction of hot water boilers for heating and hot water supply.

Известно Устройство рециркуляции дымовых газов (далее УРДГ), предназначенное для уменьшения выбросов оксидов азота в уходящих газах котла КВ-ГМ-139.6-150 (ПТВМ-120Э) [1]. Котел имеет башенную компоновку: над вертикальной топочной камерой прямоугольной формы располагается конвективная поверхность нагрева. УРДГ представляет собой четыре независимых канала рециркуляции, соединяющих внутренний объем котла за конвективной поверхностью с воздушными каналами горелок. Один канал обеспечивает четыре горелки. Каждый канал УРДГ представляет из себя конструкцию, состоящую из всасывающего патрубка диаметром 377 мм, дымососа с направляющим аппаратом, установленным на виброизолирующей платформе, распределителей, газоходов (рециркуляционных каналов) диаметром 219 мм с дроссельными заслонками и компенсаторами тепловых расширений. Каждая заслонка и направляющий аппарат оборудованы исполнительными механизмами МЭО-40. Для снижения тепловых потерь и защиты персонала все рециркуляционные каналы выполнены герметичными и покрыты тепловой изоляцией.Known device for recirculation of flue gases (hereinafter URDG), designed to reduce emissions of nitrogen oxides in the exhaust gases of the boiler KV-GM-139.6-150 (PTVM-120E) [1]. The boiler has a tower layout: a convective heating surface is located above the rectangular vertical combustion chamber. URDG consists of four independent recirculation channels connecting the internal volume of the boiler behind the convective surface with the air channels of the burners. One channel provides four burners. Each channel of the URDG is a structure consisting of a suction pipe with a diameter of 377 mm, a smoke exhauster with a guide vane mounted on a vibration-insulating platform, distributors, gas ducts (recirculation channels) with a diameter of 219 mm with throttle valves and expansion joints. Each damper and guide vane are equipped with MEO-40 actuators. To reduce heat losses and protect personnel, all recirculation channels are sealed and covered with thermal insulation.

Существенным недостатком данной конструкции являются ее сложность (20 исполнительных механизмов типа МЭО-40, 4 дымососа с направляющими аппаратами), значительные материалоемкость (общая масса 3500 кг) и потребление электроэнергии (установленная мощность около 80 кВт).A significant drawback of this design is its complexity (20 actuators of the MEO-40 type, 4 smoke exhausters with guide vanes), significant material consumption (total weight 3500 kg) and electricity consumption (installed power about 80 kW).

Известно также Устройство для рециркуляции дымовых газов в воздуховод котла (патент №2100697). Сущность изобретения: устройство представляет из себя перепускной трубопровод с шиберной заслонкой, соединяющий дымоход с воздуховодом. Причем входная горловина выполненная в виде гиба, развернутого навстречу потоку дымовых газов, располагается в дымоходе котла, а выход расположен в воздуховоде, причем выполнен в виде гиба, направленного по ходу потока воздуха и снабжен специальным насадком. Выходное сечение насадка имеет срез под углом 30° к вертикальной плоскости поперечного сечения воздуховода. Эжекция дымовых газов обеспечивается потоком дутьевого воздуха. Регулирование степени рециркуляции дымовых газов осуществляется шиберной заслонкой на перепускной трубе.It is also known a Device for recirculation of flue gases into the boiler air duct (patent No. 2100697). The essence of the invention: the device is a bypass pipeline with a slide gate connecting the chimney to the air duct. Moreover, the inlet neck, made in the form of a bend, deployed towards the flow of flue gases, is located in the boiler chimney, and the outlet is located in the air duct, and is made in the form of a bend directed along the air flow and is equipped with a special nozzle. The outlet section of the nozzle has a cut at an angle of 30 ° to the vertical plane of the air duct cross-section. The flue gas ejection is provided by the blast air flow. The degree of flue gas recirculation is controlled by a slide damper on the bypass pipe.

Недостатком данного устройства является то, что дымоход и воздуховод котла должны находиться рядом. В ряде конструкций котлов расстояние между ними могут составлять 10 и более метров, что может затруднить трассировку перепускного трубопровода, а его аэродинамическое сопротивление не позволит обеспечить требуемую степень рециркуляции дымовых газов.The disadvantage of this device is that the chimney and boiler air duct must be located nearby. In a number of boiler designs, the distance between them can be 10 meters or more, which can complicate the routing of the bypass pipeline, and its aerodynamic resistance will not allow providing the required degree of flue gas recirculation.

Целью настоящего изобретения является снижение концентрации оксидов азота в уходящих газах котла. Указанная цель достигается за счет снижения температуры горения топлива в котле, что происходит благодаря подмешиванию дымовых газов, отбираемых из специальной полости топочного пространства котла, к воздуху, предназначенному для окисления топлива. Таким образом уменьшается концентрация кислорода в топливо-воздушной смеси, что снижает скорость и температуру горения.The aim of the present invention is to reduce the concentration of nitrogen oxides in the flue gases of the boiler. This goal is achieved by lowering the combustion temperature of the fuel in the boiler, which occurs due to the mixing of flue gases taken from a special cavity of the boiler furnace space to the air intended for fuel oxidation. Thus, the concentration of oxygen in the fuel-air mixture is reduced, which reduces the speed and temperature of combustion.

Устройство рециркуляции дымовых газов Фиг. 1, Фиг. 2 содержит горелку 1 с радиально установленными по окружности патрубками 2, выполненными в виде отрезков труб, входные горловины которых размещены в специальной полости 3 топки котла, а выходы находятся внутри горелки и изогнуты в направлении движения воздушного потока. Для регулирования степени рециркуляции патрубки снабжены управляемыми заслонками 4.Flue gas recirculation device FIG. 1, fig. 2 contains a burner 1 with radially installed circumferentially nozzles 2 made in the form of pipe sections, the inlet necks of which are located in a special cavity 3 of the boiler furnace, and the outlets are inside the burner and are bent in the direction of the air flow. To regulate the degree of recirculation, the branch pipes are equipped with controlled dampers 4.

Специальная полость 3 топки котла формируется при разводке экранных труб 5 под установку горелки 1. Она представляет собой просвет между поверхностью разведенных труб и поверхностью экрана, разведенные трубы при этом закрывают корпус горелки и выступающие части патрубков от теплового воздействия пламени. Поверхности труб, образующих специальную полость, могут быть покрыты шипами 6, а сама полость ограничена и разделена диафрагмами 7 на каналы для направления и эффективного охлаждения дымовых газов, отбираемых на рециркуляцию.A special cavity 3 of the boiler furnace is formed when wiring the wall tubes 5 for the installation of the burner 1. It is a gap between the surface of the divorced pipes and the surface of the screen, while the divorced pipes cover the burner body and protruding parts of the nozzles from the thermal effect of the flame. The surfaces of the pipes forming a special cavity can be covered with spikes 6, and the cavity itself is limited and divided by diaphragms 7 into channels for directing and efficient cooling of flue gases taken for recirculation.

Устройство рециркуляции дымовых газов работает следующим образом. После розжига и выхода горелки на заданный режим работы, открываются заслонки 4 на патрубках 2. При этом дымовые газы из специальной полости топки котла, пройдя по каналам полости и охладясь, за счет разрежения, которое возникает при омывании выходов патрубков потоком воздуха, подсасываются в горелку и смешиваются с воздухом. Степень рециркуляции регулируется положением заслонок. Контроль за процессом рециркуляции можно вести по содержанию кислорода после смешения воздуха с дымовыми газами.The flue gas recirculation device works as follows. After the burner has ignited and the burner reaches the specified operating mode, dampers 4 on the nozzles 2 open. At the same time, the flue gases from a special cavity of the boiler furnace, passing through the channels of the cavity and cooling, due to the vacuum that occurs when the nozzles are washed with an air stream, are sucked into the burner and mix with air. The recirculation rate is regulated by the position of the flaps. The recirculation process can be monitored by the oxygen content after mixing the air with the flue gases.

Список использованной литературы:List of used literature:

1. «Котлы водогрейные мощностью от 0.05 до 209 МВт». Каталог для проектирования котельных. Издание 2. АО «Дорогобужкотломаш» 2016. - 226 с.1. "Hot water boilers with a capacity of 0.05 to 209 MW". Catalog for the design of boiler rooms. Edition 2. JSC "Dorogobuzhkotlomash" 2016. - 226 p.

Claims

A flue gas recirculation device containing a burner with radially built-in nozzles located around the circumference of the burner and equipped with controllable dampers with outlets brought out into the burner and bent in the direction of the air flow, characterized in that the inlet necks of the nozzles are located in a special cavity of the boiler furnace formed by the wiring of the screen pipes for installing the burner, while the surfaces of the pipes forming a special cavity can be studded, and the cavity itself is limited and divided by diaphragms into channels for efficient cooling of flue gases taken for recirculation.