SU1763801A1

SU1763801A1 - Способ ступенчатого сжигани топлива

Info

Publication number: SU1763801A1
Application number: SU904884154A
Authority: SU
Inventors: Александр Михайлович Архипов; Павел Николаевич Ваторинов; Эдуард Петрович Волков; Татьяна Ивановна Ковалева; Юрий Михайлович Липов; Вольдемар Оттович Максвитат; Василий Петрович Просвиркин; Николай Иванович Соловьев; Николай Сергеевич Шестаков
Original assignee: Московский энергетический институт
Priority date: 1990-10-26
Filing date: 1990-10-26
Publication date: 1992-09-23

Abstract

Использование: на тепловых электростанци х . Сущность изобретени : в камеру сгорани 1 подают струи топлива в смеси с газообразным агентом через горелки 2. В вышерасположенную зону камеры сгорани 1 с температурой топочных газов не более 1500&deg;С и с расходом, равным 30-50% от количества воздуха, необходимого дл сгорани всего топлива, через сопла 3 осуществл ют ввод струй вторичного воздуха с иаклЬном вниз. Начальный динамический напор подачи струй вторичного воздуха превышает динамический напор подачи в обь- ём камеры сгорани 1 Струй топлива в смеси С газообразным агентом. 1 з. п. ф. 5 ил. ;

Description

/1

А-А

ч о

W 00

о

Фие

Изобретение относитс к способам сжигани топлива и может быть использовано на тепловых электростанци х.

Известен способ стехиометрического сжигани топлива, при котором весь потребный дл горени воздух подают в топочный обьем вместе с топливом через горелки (1)

Недостатком этого способа сжигани вл етс повышенное содержание оксидов азота в продуктах горени , а при пылевидном сжигании некоторых углей и неустойчивое зажигание факела

Известен также способ - прототип гту- пенчатого сжигани топлива в топке с вертикальной камерой сгорани , включающий подачу в нижнюю зону камеры сгорани струй топлива в смеси с газообразным агентом с образованием топочных газов и ввод в поток этих газов в вышераспооженной зоне камеры сгорани струй вторичного воздуха С наклоном вниз (2)

Недостатком способа-прототипа вл етс низка эффективность ступенчатого сжигани топлива, в частности, мала степень уменьшени образовани Оксидов азота в топочном обьеме. Это объ сн етс тем, что в этом способе ступенчатого сжигани не регламентирован режим ввода струй вторичного воздуха (их начальный расход, динамический напор и температурный интервал факела, относ щийс к зоне ввода струй)

Целью изобретени вл етс уменьшение образовани оксидов азота и повышение эффективности сжигани топлива.

Указанна цель достигаетс тем. что предлагаемый способ струпенчатого сжигани топлива в топке с вертикальной камерой сгорани , как и способ-прототип, включает подачу в нижнюю зону камеры сгорани струй топлива в смеси с газообразным агентом с образованием топочных газов и ввод в поток этих газов в вышерасположенной зоне камеры сгорани струй вторичного воздуха с наклоном вниз. В отличие от способа-прототипа струи вторичного воздуха ввод т в поток топочных газов с температурой последних не более 1500°С, с расходом, равным 30-50% от количества воздуха, необходимого дл сгорани всего топлива, и с начальным динамическим напором, превышающим начальный динамический напор подачи струй топлива в смеси с газообразным агентом.

Дл достижени наибольшего эффекта подачу струй топлива в смеси с газообразным агентом и овод струй вторичного воздуха осуществл ют тангенциально.

Предложенный способ ступенчатого сжигани топлива может быть реализован при различных модификаци х компоновки сопел вторичного воздуха в зависимости от

особенностей компоновки котла, топки и го- релочных устройств.

На фиг. 1 показана топка С односторонним двухъ русным расположением восьми горелок и односторонним размещением в

0 вертикальных плоскост х установки горелок наклонённых вниз четырех сопел вторичного воздуха; на фиг. 2 - в TO.I же топке сопла в количестве 5 шт. установлены со смещением на 0,5 шага относительно ука5 занных выше плоскостей расположени горелок; на фиг. 3 - топка с двухсторонним встречным размещением восьми горелок и двусторонним размещением восьми сопел вторичного воздуха, наклоненных вниз

0 (центры выходных сечений и оси горелок размещены в вертикальных плоскост х установки горелок), на фиг 4 - при том же расположении горелок в той же топке центры выходных сечений сопел размещены

5 аналогично фиг. 3, а их оси расположены в параллельных вертикальных плоскост х по встречно смещенной схеме; на фиг. 5 - топка квадратного сечени (она снабжена восемью тангенциально направленными

0 горелками, размещенными по две на всех четырех ее стенах, и восемью наклоненными вниз соплами вторичного воздуха, также тангенциально направленными и установленными по две на всех четырех стенах топ5 ки).

Изображенные на фиг. 1 - 5 топки содержат; вертикальные камеры сгорани 1, горелки 2 и сопла вторичного воздуха 3, размещенные на фиг. 1, 2 - на одной стене

0 4, нз фиг. 3, 4 - на двух противолежащих вертикальных стенах 4, на фиг. 5 - на четырех таких стенах А и расположенные над камерами 1 поворотные газоходы 5.

В указанных на фиг. 1-5 топках пред5 ложенный способ ступенчатого сжигани топлива реализуетс следующим образом. В нижнюю зону вертикальных камер сгорани 1 подают струи смеси топлива с газообразным агентом (первичным воздухом или

0 дополнительно к нему с газами рециркул ции ) через горелки 2. В поток гор щих топо- чных газов, движущихс в вышерасположенной зоне камеры сгорани 1, ввод т с наклоном вниз струи вторичного

5 воздуха. Его ввод осуществл ют через сопла 3, рассредоточенные по крайней мере по ширине одной из вертикальных противоположных стен 4, причем на такой высоте по отношению к уровню подачи через горелки 2 топлива, при которой исключаетс попадание вторичного воздуха в высокотемпераурную зону объема камеры сгорани 1 с емпературой топочных газов более 1500°С. Поэтому в зоне дожигани топлива во второй ступени горени ) образование 5 термических оксидов азота, генераци которых происходит по экспоненциальной зависимости от температуры, начина с Т 1550°С, маловеро тно. Вследствие прин ти расхода вторичного воздуха через со- 10 пла 3 не менее 30% от количества воздуха, необходимого дл сгорани всего топлива, в высокотемпературной зоне объема камеры 1 (в первой ступени горени ), где Ь 1550°С, локальный коэффициент избытка 15 первичного воздуха, который подаетс через горелки 2, составл ет не более 0,85. Горение топлива с указанной нехваткой кислорода сопровождаетс значительным уменьшением образовани как термиче- 20 ских (несмотр на высокую температуру), так и топливных оксидов азота. Образование топливных оксидов азота в зоне дожигани (во второй ступени горени ), где локальный коэффициент избытка воздуха 25 может быть больше 1,0 маловеро тно, т. к. в результате предварительного термического разложени соединений, содержащий топливный азот, последний превращаетс в молекул рный, а его окисление в зоне дожи- 30 гани исключаетс из-за низкого температурного уровн (Т«1550°С). В св зи с высоким уровнем ввода вторичного воздуха через сопла 3 процессы его перемешивани с недогоревшим топливом и дожигание по- 35 следнего преимущественно в верхней части камеры сгорани 1 с завершением горени топлива в поворотном газоходе 5 должны быть интенсифицированы. Интенсификаци указанных процессов нар ду с накло- 40 ном сопел 3 вниз и рассредоточением их по ширине стен 4 может быть обеспечена за счет прин ти повышенного начального динамического напора ввода струй вторичного воздуха, по крайней мере превышающего 45 динамический напор подачи струй топлива в смеси с газообразным агентом через горелки 2. Вторичный воздух должен вводитьс в объем камеры сгорани 1 с максимально возможным напором, практи- 50 чески равным полному давлению воздуха на выходе из воздушного подогревател . Это можно достигнуть свед до минимума гидравлические потери на тракте: воздушный подогреватель - выходное сечение сопла 3, 55 тогда как на тракте: воздушный подогреватель - выходное сечение горелки 2 гидрав- лические потери могут быть весьма существенными, например, на завихриваю- щих аппаратах горелок 2. Дл повышени

начального динамического напора струй вторичного воздуха в услови х имеющегос запаса по напору дутьевых вентил торов можно установить специальные дроссели на тракте: воздушный подогреватель - горелка 2 и одновременно уменьшить проходное сечение сопел 3. При отсутствии указанного запаса по напору дутьевых вентил торов можно идти на использование дополнительных воздухоподающих устройств, установленных в тракте вторичного воздуха. Ввод существенно наклоненных вниз струй вторичного воздуха с повышенным (точнее максимально возможным) динамическим напором при коэффициенте избытка вторичного воздуха ,3-0,5 позвол ет обеспечить благопри тную аэродинамику перемешивани реагентов в зоне дожигани . Встречно-поперечное обтекание топочными газами, содержащими недогоревшее топливо, струй вторичного воздуха при высокой эжекционной способности последних , способствует интенсификации процессов перемешивани реагентов и дожигани топлива. Наоборот, ввод вторичного воздуха невысоконапорными (в лыми) стру ми приводит к тому, что восход щий поток топочных газов легко разворачивает эти струи вверх. В этом случае интенсивность процесса перемешивани снижаетс , что характерно дл аэродинамики спутных потоков. В услови х высокого расположени сопел вторичного воздуха 3, по существу , вблизи поворотного газохода 5, это чревато по влением недожога топлива.

Как показали исследовани , расход вторичного воздуха должен составл ть 30-50% от количества воздуха, необходимого дл сгорани всего топлива. Начальный динамический напор струй вторичного воздуха должен быть максимально возможным, причем, по крайней мере, он должен превышать динамический напор подачи струй топлива в смеси с газообразным агентом. Рекомендуетс следующий пор док определени уров- н ввода струй вторичного воздуха. Методом зонального теплового расчета определ етс крива падени средней температуры факела по высоте камеры сгорани за счет увеличени суммарной отдачи тепла экранным трубам посредством излучени . В точку, лежащую на вертикальной оси камеры сгорани и характеризующуюс средней температурой факела 1500°С, направл ют геометрические оси наклоненных вниз сопел вторичного воздуха, тем самым, определ уровень ввода его струй. При этом, как показали исследовани , оптимальными по услови м перемешивани вл ютс угла наклона сопел, равные 25-50° по отношению к горизонтальной плоскости. В услови х топок с тангенциально направленными горелками и соплами дл интенсификации перемешивани и дожигани топлива ввод струй вторичного воздуха и топлива в смеси с газообразным агентом целесообразно осуществл ть с противоположным направлением тангенциальной закрутки при меньшем диаметре условного тела вращени , относ щегос к стру м вторичного воздуха (фиг. 5).

Использование предложенного способа ступенчатого сжигани позвол ет умень- шить образование оксидов азота в топочном объеме при повышении экономичности сжигани топлива.

Claims

Формула изобретени 1. Способ ступенчатого сжигани топлива в топке с вертикальной камерой сгора- ни , включающий подачу в нижнюю зону

По А-Д Фиг.. У

камеры сгорани струй топлива в смеси с газообразным агентом с образованием топочных газов и ввод в поток этих газов в вышерасположенной зоне камеры сгорани струй вторичного воздуха с наклоном вниз, отличающийс тем, что, с целью уменьшени образовани окислов азота и повышени эффективности сжигани топлива , струи вторичного воздуха ввод т в поток топочных газов с температурой последних не более 1500°С, с расходом, равным 30- 50% от общего количества воздуха, необходимого дл сгорани всего топлива, и с начальным динамическим напором, превышающим начальный динамический напор подачи струй топлива в смеси с газообразным агентом. - - / „
2. Способ по п. 1,обличающийс тем, что подачу струй топлива в смеси с газообразным агентом и ввод струй вторичного воздуха осуществл ют тангенциально.

2W.2

Фиг 5

По Б-Б cpuz, 3

2

t.1 «Ч II

3,

2

5

2

Л

2

- ««™™/ . j

4

0. 4

/ PU2.S 2