SU1714294A1 - Топка водогрейного котла - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сжиганию топлива и позвол ет повысить надежность и снизить образование окислов азота. Это до^ стигаетс  тем. что вторичный воздух вводитс  через короб, подсоединенный к окну днища, при этом огранизуетс  эффективное двухступенчатое сжигание и охлаждаетс  низ топки. 2 ил.<«/&/Ё45^ ГОNO1^ >&

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  сжигани  газомазутного топлива и может быть использовано на водогрейных котлах .

Известны топки водогрейных котлов, содержащие на двух противоположных вертикальных стенках горизонтально направленные горелки, стены пода и настенные тепловоспринимающие трубы. Недостатками таких топок  вл ютс  повышенное образование оксидов азота (до 0,3-0,35 г/м в топочном обьеме из-за высокого его теплонапр жени  и ненадежна  работа конвективных поверхностей нагрева вследствие недостаточной располагаемой длины дл  выгорани  факела (особенно при сжигании мазута)./ ;

Частично эти недостатки устранены в топке водогрейного котла,содержащего установленные на двух противоположных вертикальных стенках наклоненные вниз горелки, стены пода, HacteHHbie тепловоспринимающие трубы, которые в центральной части пода своими расфестонйрованными участками подсоединены к двум коллекторам , расположенным по всей ширине топки параллельно вертикальным стенам t с горелками и установленном с зазором между собой, а также размещенную гтод коллекторами камеру, соединенную со стенами пода своими боковыми стенками и сообщающуюс  с топочным объемом по всей ширине Топки. Благодар  наклону горелок вниз увеличиваетс  располагаема  длина дл  выгорани  факела, повышаетс  охлаждающее вли ние на факел тепловосприн|1мающих труб стен пода и нижней части вертикальных стен, что снижает температуру газов на выходе из топки, т.е. повышает надежность работы конвективных поверхностей нагрева . Кроме того, примерно на 10% уменьшаетс  содержание оксидов азота в продуктах горени .

Недостатком ТОГ1КИ водогрейного котла  вл етс  ненадежна  работа коллекторов, камеры и обмуровки стенк в центральной части пода из-за высокого уровн  теплоизлучени  из  дра факела. Приходитс  принимать меры дл  затенени  этих элементов, например за счет установки змеевикового экрана, включенного в гидравлическую схему котла, что снижает надежность ее работы . Остаетс : подверженной большому теплоизлучению обмуровка стен пода под расфестониробанными участками тепловоспринимающих труб. Кроме того, остаетс  высоким дл  этого типа котлов содержание оксидов азота в продуктах горени .

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы топки и снижение образовани  оксидов азота в ее объеме. Поставленна  цель достигаетс  тем, что

в топке водогрейного котла, содержащей установленные на двух противоположных вертикальных стенах -наклоненные вниз горелки, cfeHbi пода, настенные тепловрспринимающие трубы, которые в центральной

0 части пода своими расфестонйрованными участками по,с|,соединены к двум коллекторам , расположенным по всей ширине топки параллельно стенкам с горелками и установленным с зазором между собой, а также

5 .размещенную под коллекторами камеру, соединенную со стенами пода своими боковыми стенками и сообщающуюс  с топочным объемом по всей ширине топки, топка снабжена устройством ввода вторичного воздуха, которое выполнено в виде системы рассредоточенных по ширине топки отверстий в стенках камеры и подключенных к ним узлов подачи и регулировани  расхода вторичного воздуха, причем рассто ние

5 между боковыми стенками камеры в её верхней части выполнено равным рассто нию между .внешними границами расфестонированных участков тепловоспринимающих труб .,

0 Дл  достижени  наибольшего эффекта центры отверстий размещены в вертикальных плоскост х, проход щих через оси горелок . Поступающий в камеру из отверстий вторичный воздух вводитс  затем в топку по

5 всей ее щирине через зазор между коллекторами , а также через каналы между расфестонйрованнымиучастками тепловоспринимающих труб. В результате этого над наиболее теплонапр жеЛной центральной частью пода по всей ширине топки создаетс  подушка вторичного воздуха. Движущегос  вверх с относительно небольшой начальной скоростью (не более 0,2 от скорости первичного воздуха на выходе из

5 горелок вторичный вОздух охлаждает конструктивн 1е элементы центральной части пода, в св зи с чем отпадает необходимость в выполнении змеевикового экрана. Кроме того, подушки вторичного воздуха  вл етс  эжехтируемой средой дл  струйных факелов отдельных горелок, движущихс  над подом, в результате чего происходит постепенное подмешивание вторичного воздуха к догорающему факелу и дожигание топлива. ; . ,

Этот процесс осуществл етс  в пристенной зоне, вблизи тёпловоспрйнимаю5 щих труб, т.е. при относительно низкой температуре. Это определ ет высокую эффективность работы топки с учетом того, что в центральной части топки вторичный воздух не может проникнуть в высокотемпературную зону факела вследствие сплошного по ширине топки характера его ввода и малой начальной скорости. Этому способствует рассредоточенное по ширине топки выполнение системы отверстий ввода вторичного воздуха в стенках камеры, а Т1акже выполнение рассто ни  между боковыми стенками камеры в ее верхней части равным рассто нию между внешними границами расфестонированных участков тепловоспринимающих труб. Благодар  последнему вторичный воздух из камеры свободно подводитс  снизу к каналам между расфестонированными участками тепловоспри нимающих труб, что способствует охлаждению обмуровки под ними. Размещение центров отверстий на стенках камеры в вертикальных плоскост х, проход щих через оси горелок способствует осуществлению преимущественного ввода вторичного воздуха в топку под струйными факелами, движущимис  над центральной частью подэ. Это позвол ет увеличить долю вторичного воздуха без ухудшени  экономичности сжигани , т.е. опти1у1изировать процесс подавлени  образовани  оксидов азота. образом, повышаетс надежностьработы предложенной топки водогрейного кОтла и снижаетс  образование оксидов азота в ее объеме. На фиг. 1 изображена топка водогрейного котла, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1: Топка водогрейного котла содержит установленные на двух противоположных вертикальных стенах 1 наклоненные вниз горелки 2 и настенные тепловоспринимающие трубы 3. Последние своими расфестонированными участками 4 подсоединены к двум коллекторам 5, расположенным по всей ширине топки параллельно вертикальным стенам 1 с горелками 2. Под коллекторами 5 размещена камера б, соединенна  со стенами пода 7 боковыми стенками 8, Камера б сообщаетс  с топочным объемом по всей ширине топки через зазор между коллекторами 5 и через каналы между расфестонированными участками 4 настенных тепловоспринимающих труб 3. Топка снабжена устройством ввода вторичного воздуха , которое вы-полнено в виде системы рассредоточенных по ширине топки отверстий 9 в стенках камеры 6 (в данном случае в боковых ее стенках 8). К отверсти м 9 подключены узлы 10 подачи вторичного воздуха с регулирующими шиберами 11. В данном варианте топки вторичный воздух поступает в отверсти  9 через узлы 10 из атмосферы за счет самот ги в топке. Возможен вариант топки, в котором вторичный воздух поступает в отверсти  9 из напорных.коробок, расположенных за дутьевыми вентил торами. Возможен также вариант топки с подачей вторичного воздуха как из атмосферы, так и из напорных коробов за дутьевыми вентил торами за счет соответствующего переключени  шиберов. Рассто ние I между боковыми стенками 8 камеры 6 соответствует рассто нию между внешними границами расфестонированных участков 4 настенных тепловоспринимающих труб 3. В данном варианте топки центры отверстий 9 в боковых стенках 8 камеры 6 размещены в вертикальных плоскост х, проход щих через оси горелок 2. Топка водогрейного котла работает следующим образом. Топлйвовоздушна  смесь подаетс  в топочный объем с наклоном вниз через горелки 2 и загораетс  в нем с избытком воздуха в корне струйных факелов ctnepe 0,7-0,8 от стехиометрического количества. Это способствует подавлению образовани  оксидов азота в высокотемпературной центральной зоне топочного объема. Недостающий до полного выгорани  топлива вторичный воздух поступает в топочный объем из камеры 6 через зазор между коллекторами 5 и каналы между ресфестонироваинымиучастками4 тепловоспринимающих труб 3 по всей ширине топки. В камеру 6 вторичный воздух поступает из атмосферы за счет самот ги в топке через систему рассредоточенных по ширине топки отверстий 9 и через узлы подачи вторичного воздуха 10 при открытых регулирующих шиберах 11. Над центральной частью пода топки создаетс  подушка вторичного воздуха движущегос  вверх с относительно небольшой начальной скоростью (не более 0,2 о.т скорости первичного воздуха на выходе из горелок 2). Така  небольша  с.корость обеспечиваетс  прин тием соответствующей площади проходного сечени  дл  ввода вторичного воздуха в топочный объем. Этому способствует то, что рассто ние между боковыми стенками камеры 6 в ее верхней части прин то равным рассто нию между внешнимИ границами расфестонированных участков 4 тепловоспринимающих труб 3, чем обеспечиваетс  свободный проход вторичного воздуха в топку через каналы между расфестонированными участками 4 соседних тепловоспринимающих труб 3. Кроме

того, пространство над коллекторами 5 оставлено свободным дл  прохода вторичного воздуха, хот  мала  скорость вторичнЬго воздуха обеспечиваетс  даже при вводе его только через каналы между расфестонированными участками 4 труб 3.

Вторичный воздух охлаждает коллекторы .5, обмуровку под расфестонированными участками 4 тепловоспринимающих труб 3 и футерованные изнутри стенки камеры 6. Вторичный воздух из подушки эжектируетс  струйными факелами горелок 2, движущимис  над центральной частью пода топки. В результате этого происходит саморегулирующийс  процесс постепенного подмешивани  вторичного воздуха к догорающему факелу и дожигание топлива. Если будет отключена люба  горелка 2 с остановом индивидуального вентил тора, то вторичный воздух из подушки зжектируетс  струйными факелами оставшихс  в работе горелок 2 даже без соответствующей регулировки расхода воздуха по ширине топки с помощью шиберов 11.

Процесс дожигани  топлива идет в пристенной зоне, вблизи тепловоспринимающих труб 3 стен пода 7 вертикальных стен 1, где температура среды на 150-200° меньше температуры в центральной части топки (в  дре факела). Таким образом, втора  ступень горени  располагаетс  в зоне относительно низкой температурой, что, с учетом экспоненциальной зависимости скорости образовани  оксидов азота от температуры, обеспечивает эффективное подавление образовани  оксидов азота в этой зоне. Коэффициент избытка воздуха высокотемпературной зоны топки не превышает 0,85, т.е. образованию оксидов азота в этой зоне преп тствует недостаток кислорода. Этому способствует характер ввода вторичного воздуха, который поступает в топку из-камеры 6с относительно низкой начальной скоростью, сплошным по ширине топки потоком. В результате над центральной частью пода топки образуетс  экранирующа  под подушка вторичного воздуха без проникновени  отдельных его струй в  дро факела.

Подниманэщиес  вдоль вертикальных стен 1 пото1 и догорающих топочных газов выход т через пространства между топливо-воздушными стру ми гopeлoк 2 в верхнюю часть топки. При этом, с одной стороны, происходит турбулизаци  хвостовых частей факела свежими стру ми горелок

2, способству  дожиганию топлива. С другой стороны, обеспечиваетс  значительна  внутренн   рециркул ци  инертных и частично охлажденных продуктов сгорани  в

свежие струи, что уменьшает локальную концентрацию окислител  и температуру в факеле, а следователь о, приводит к дополнительному эффекту подавлени  образовани  оксидов азота.

Так как центры отверстий 9 в стенках камеры 6 размещены в вертикальных плоскост х , проход щих через оси горелок 2, возможное увеличение начальной скорости ввода вторичного воздуха в локальных зонах над отверсти ми 9 не вызывает ухудшени  экономичности сжигани  даже при малой доле первичного воздуха ( «перв 0,7). Это обусловлено тем, что струйные факелы над центральной частью пода движутс  с

максимальной скоростью и имеют максимум недогревшего топлива в вертикальных плоскост х.

Таким образом, использование изобретени  позвол ет повысить надежность работы топки и снизить образование оксидов азота при горении.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Топка водогрейного котла, содержаща 

   вертикальную призматическую камеру сгорани  со стенками и.подом, экранированными тепловоспринимающими трубами, и горелки с воздуховодами, установленными наклонно вниз на двух противоположных

   стенках камеры сгорани , причем под камв- ры сгорани  выполнен с окном, расположенным вдоль всей его длины и параллельно стенкам, снабженным горелками , и снабжен коробом, примыкающим снизу к окну, а тепловоспринимающие трубы пода в зоне окна разведены в фестон и подключены к дЬум горизонтальным коллекторам , установленным с зазором относительно друг друга параллельно стенкам камеры сгорани , снабженным горелками , отличающа с  тем, что. с целью повышени  надежности и снижени  оксидов азота, стенки короба пода, параллельные стенкам камеры сгорани , снабженных горелками, дополнительно снабжены соплами ввода вторичного воздуха , подключенными к дополнительным воздуховодам , снабженным шиберами. л Фиг.2