SU1726896A1 - Топка - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  сжигани  Топлива и может быть использовано на тепловых электростанци х и отопительных котельных. Цель изобретени  - повышение эксплуатационной надежности и снижение локального образовани  оксидов азота з объеме топки. Топка содержит установленные на противоположных вертикальных стенах наклонные горелки и щелевые сопла вторичного воздуха, расположенные на наклонном поде, вертикально вдоль стен с горелками, причем больша  ось симметрии выходного отверсти  каждого сопла расположена в вертикальной плоскости установки горелок, а его поперечный размер выполнен по меньшей мере не увеличивающимс  с удалением от прилегающей стены с горелками. 3 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  сжигани  топлива и может быть исполь-. зовано на котлах тепловых электростанций и отопительных котельных.

Известны топки, содержащие вертикальные стенки с установленными напротив друг друга и наклоненными вниз горелками, а также стенки нижнего ограждени .

Недостатком таких топок при сжигании твердого топлива  вл етс  неустойчивое воспламенение пыли, поскольку ее быстрому прогреву преп тствует подача всего воздуха в корень факела. При сжигании газа и особенно мазута в таких топках снижаетс  надежность работы нижнего ограждени  (преимущественно в ее центральной зоне). Общим недостатком таких топок при сжигании всех указанных видов топлива  вл етс  высокий уровень образовани  в топке оксидов азота вследствие стехиометрического сжигани  с подачей всего потребного воздуха через горелки, т. е. в корень факела.

Частично эти недостатки устранены в топке, котора  содержит установленные на противоположных вертикальных стенках наклоненные горелки, расположенные попарно в вертикальных плоскост х, и щелевые сопла вторичного воздуха, располо- женные на наклонном поде, в его центральной части. В результате использовани  принципа ступенчатого сжигани  в топке значительно снижаетс  образование оксидов азота и повышаетс  надежность зажигани  топлива.

Недостатком топки при сжигании газа и особенно мазута  вл етс  ненадежна  работа выступающих в топочный объем стенок воздушных сопл, наход щихс  в наиболее теплонапр женной части топки. В пылеу- гольных топках использование воздушных сопл с центральным и нижним расположением затруднено ввиду возможности забивани  их курками шлака. При ремонтных работах и обмывках поверхностей нагрева топки в сопла и подвод щие воздуховоды попадают обрезки металла, строительный мусор, вода, куски шлака, зола и т. п. Это создает неудобство в эксплуатации топки и снижает ее надежность в части стабильно- сти обеспечени  оптимального ступенчатого режима сжигани . Например, если в большей степени забьетс  шлаком лева  половина сопл, то в правую часть топки будет поступать больше воздуха. В результате произойдет увеличение локального образовани  оксидов азота в топке и снизитс  экономичность сжигани .

Целью изобретени   вл етс  повышение эксплуатационной надежности и сниже- ни  локального образовани  оксидов азота в объеме топки.

Указанна  цель достигаетс  тем, что предлагаема  топка содержит установленные на противоположных вертикальных сте- нах наклоненные горелки, расположенные попарно в вертикальных плоскост х, и щелевые сопла вторичного воздуха, расположенные на наклонном поде. В отличие от прототипа выходные участки сопл вторич- ного воздуха расположены вертикально вдоль стен, на которых размещены наклонные горелки, причем больша  ось симметрии выходного отверсти  каждого сопла расположена в вертикальной плоскости, проход щей через оси соответствующих горелок , а его поперечный размер выполнен по меньшей мере не увеличивающимс  с удалением от прилегающей стены с горелками .

Благодар  указанным признакам работа сопл вторичного воздуха становитс  более надежной ввиду их расположени  на периферии топки, где они испытывают меньшую тепловую нагрузку. Более аысо- кое расположение сопл по сравнению с прототипом обеспечивает менее интенсивное засорение их шлаком, строительным мусором и продуктами обмывок, что способствует стабильности ведени  оптимального режима ступенчатого сжигани . Выполнение поперечного размера выходного отверсти  щелевых сопл по крайней мере не увеличивающимс  с удалением от прилегающих стен с горелками, способствует

уменьшению аэродинамического сопротивлени  потоку ре циркулирующих под свежими горелочными стру ми продуктов горени , т. е. увеличению доли внутренней рециркул ции газов в корень факела. Все это, в свою очередь, способствует исключению повышенного локального образовани  оксидов азота в топке и более экономичной ее работе.

На фиг. 1 изображена схема топки, продольный разрез; на фиг. 2, 3 - горизонтальные разрезы А-А на фиг. 1 выше горелок с вариантами выполнени  сопл вторичного воздуха.

Топка содержит установленные на противоположных вертикальных стенах 1 наклонные вниз горелки 2, расположенные попарно в вертикальных плоскост х, и расположенные на наклонном поде 3 щелевые сопла 4 вторичного воздуха (входные участки сопл 4 расположены вертикально вдоль стен 1, на которых размещены наклонные горелки. Больша  ось симметрии выходного отверсти  каждого сопла 4 расположена в вертикальной плоскости, проход щей через оси соответствующих горелок 2.

Поперечный размер выходного отверсти  каждого сопла 4 с удалением от прилегающей стены 1 с горелками 2 уменьшаетс , когда выходное отверстие выполнено в виде равнобедренного треугольника (фиг. 2) и остаетс  неизменным, когда оно выполнено пр моугольным (фиг. 3). Размер I выходного отверсти  сопла 4 по большой оси симметрии не превышает 1/3 рассто ни  В между вертикальными стенками 1 с горелками 2. Воздух в сопла 4 подводитс  с помощью воздуховодов 5, снабженных шиберами 6 из напорных коробов 7 дутьевых вентил торов при закрытых шиберах 8. Кроме того, в сопла 4 может быть подведен атмосферный воздух за счет самот ги в топке с помощью воздуховодов 9, снабженных шиберами 8 и воздухозаборными окнами 10 при закрытых шиберах 6.

Топка работает следующим образом.

Топливовоздушна  смесь подаетс  в топочный объем через горелки 2 и загораетс  в нем с избытком воздуха в корне струйных факелов а. 0,85 от стехиомет- рического количества, что способствует подавлению образовани  оксидов азота в высокотемпературной центральной зоне топочного объема. Недостающий до полного выгорани  топлива воздух поступает в топочный объем через сопла 4 вторичного воздуха. Струйные факелы с недогоревшим топливом опускаютс , в центральной зоне топки и затем вдоль стен наклонного пода 3 следует .к вертикальным стенкам 1, Здесь

они встречаютс  со стру ми, направленными вертикально вверх вдоль вертикальных стен 1 из сопл 4 вторичного воздуха. Струи вторичного воздуха имеют в выходном сечении сопл 4 удлиненную вдоль вертикальных плоскостей, проход щих через оси парных горелок 2, конфигурацию, благодар  чему относительно свежий догорающий факел охватывает с боков эти струи с наименьшими потер ми кинетической энергии, особен- но при исполнении выходного отверсти  сопла 4 в виде удлиненного равнобедренного треугольника (фиг. 2), и движетс  с ней затем вверх. При этом осуществл етс  процесс перемешивани  вторичного воз- духа с недогоревшим топливом и дожигание последнего (втора  ступень горени ). Этот процесс дожигани  топлива происходит в пристенной зоне, на энергетических и водогрейных котлах вблизи тепловосп- ринимающих экранных труб, т. е. при относительно низком температурном уровне газов, что также способствует подавлению образовани  оксидов азота. Догорающий факел вместе с недоиспользованным вто- ричным воздухом турбулизируетс  свежими стру ми, выход щими из горелок 2. В результате их взаимодействи  происходит перемешение и дожигание топлива, а также значительна  принудительна  внутрен- н   рециркул ци  догорающих топочных газов в корень движущегос  с наклоном вниз факела, который возвращает их снова в нижнюю часть топки. Поэтому выход щие в верхнюю часть топки через межструйные пространства горелок 2 топочные газы оказываютс  в высокой степени догоревшими, что особенно важно в услови х относительно невысоких топок, например на водогрейных котлах,

Дл  исключени  значительной деформации свежих топливовоздушных струй набегающими на них снизу стру ми вторичного воздуха выходные сечени  сопл 4 целесообразно выполн ть такими, чтобы при доле вторичного воздуха 20-30% его начальна  скорость была по крайней мере в 1,5-2 раза меньше, чем начальна  скорость топливовоздушных струй. Однако при этом должны соблюдатьс  указанные услови . Во-первых, это принцип удлиненности выходных отверстий сопл 4 вдоль вертикальных плоскостей, проход щих через оси парных горелок 2. Во-вторых, это принцип создани  наименьшего аэродинамическо- го сопротивлени  движению догорающего факела стру ми вторичного воздуха. Соблюдение этих принципов увеличивает периметр перемешивани  вторичного воздуха с потоком догорающих газов и в то

же врем  обеспечивает в наибольшей степени скольз щий контакт между ними и тепло- воспринимающими экранными трубами в межструйных пространствах. Оба указанных услови  органично соблюдаютс  при выполнении выходного сечени  сопла 4 в виде удлиненного пр моугольника (фиг. 3). В-третьих, желательно обеспечить условие ввода превалирующей доли вторичного воздуха вблизи вертикальных стен 1 и исключить попадание больших его количеств в наиболее высокотемпературную центральную часть топки, что оптимизирует процесс подавлени  образовани  оксидов азота. Этому, а также вторичному услови м отвечает выполнение выходного отверсти  сопла 4 в виде удлиненного равнобедренного треугольника, основание которого примыкает к вертикальной стенке 1 с горелками 2 (фиг. 2).Во всех случа х выполнени  выходного отверсти  сопла 4 его размер I по большой оси симметрии целесообразно принимать не больше 1/3 рассто ни  В между вертикальными стенками 1 с горелками 2 (см. фиг. 1 - 3), что также отвечает третьему указанному условию.

Дл  экономии электроэнергии на дутье на водогрейных котлах, работающих без подогрева воздуха, целесообразно сопла 4 вторичного воздуха снабжать автономно как воздухом от напорных коробов 7 дутьевых вентил торов, так и атмосферным воздухом с помощью воздуховодов 9 и воздухозаборных окон 10 - в последнем случае за счет использовани  самот ги топки (см. фиг. 1). Например, на сниженной нагрузке котла, когда расход вторичного воздуха и сопротивление его тракта относительно небольшие, можно открыть шиберы 8, закрыть шиберы 6 и подать воздух к соплам 4 из атмосферы. На повышенных нагрузках котла, когда сопротивление тракта вторичного воздуха возрастает, можно , открыв шиберы 6 и закрыв шиберы 8, подключить сопла 4 к напорным коробам 7 дутьевых вентил торов.

Claims (1)

1. Формула изобретени  1. Топка, содержаща  установленные на противоположных вертикальных стенах наклонные горелки, расположенные попарно в вертикальных плоскост х, и щелевые сопла вторичного воздуха, расположенные на наклонном поде, отличающа с  тем, что, с целью повышени  эксплуатационной надежности и снижени  локального образовани  оксидов азота в объеме топки , выходные участки сопел вторичного воздуха расположены вертикально вдоль стен.

   на которых размещены наклонные горелки,

   оси соответствующих горелок, а его попепричем больша  ось симметрии выходногоречный размер выполнен по меньшей мере

   отверсти  каждого сопла расположена вне увеличивающимс  с удалением от прилевертикальной плоскости, проход щей черезгающей стены с горелками.

   5

   оси соответствующих горелок, а его попе

   Фиг. 1