UA50718C2 - Спосіб зменшення вмісту оксидів азоту у димових газах промислових парових котлів та пальник для здійснення способу - Google Patents

Abstract

Спосіб зменшення змісту МОх складається у спрямуванні струменю паливно-повітряної суміші, що подаються верхнім рядом пальників, вниз у топкову камеру і спрямуванні струменю повітря вгору в цю ж камеру. Для здійснення цього способу використовують пальник з дифузором, встановленим у паливному каналі пальника, при цьому для забезпечення регулювання кількості вторинного повітря дифузор виконаний рухомим.

Description

Опис винаходу

Предметом изобретения является способ уменьшения содержания окислов азота в дьімовьїх газах 2 промьішленньїх паровьїх котлов и горелка для осуществления зтого способа. Изобретение преимущественно используется в теплознергетике.

В качестве прототипа заявляемого изобретения принят способ уменьшения содержания окислов азота в дьімовьіх газах промьшшленного парового котла, нагреваемого угольной пьІЛЬюЮ, с использованием горелок, преимущественно парового котла с торцевой системой горелок, которне располагают на одной стенке печи горизонтальньми рядами, при зтом горелки отдельньїх рядов располагают одна над другой вертикальньми рядами, где сжигание осуществляют, по крайней мере, в одной паре горелок, которую образуют посредством горелки, расположенной в верхнем ряду, и горелки, расположенной ниже ее в нижнем ряду, при зтом горелку, расположенную вьіше, питают топливовоздушной смесью более низкого качества, чем топливовоздушная смесь, которую подают в горелку, расположенную ниже (Патент Польши РІ М 171 108 по заявке М Р. 300 730, 12 кл. В 01 053/74, 8.10.1996г.). Согласно зтому способу горелку, расположенную в верхнем ряду, питают более низкокачественной топливовоздушной смесью по сравнению с питанием горелки, расположенной в нижнем ряду. Система для применения зтого способа имеет одну углеразмольную мельницу, подающую топливовоздушную смесь в обе горелки упомянутой парь, и различие в составе смеси, вьіделяемой отдельньми горелками, достигается посредством дифференцирования количества первоначального воздуха, подаваемого в горелки.

За прототип заявляемого изобретения принята также горелка для уменьшения содержания окислов азота в дьімовьіх газах промьішленного парового котла, содержащая цилиндрический центральньій топливньй канал, один конец которого соединен посредством трубопровода с углеразмольной мельницей, а другой открьтьй конец направлен к топочной камере парового котла, окруженньій кольцевьім каналом для вторичного воздуха с (Патент Польши РІ. М 170 413,кл. В02С15/00, 12.11.1996Гг.). Го)

ЗфФфективность способа уменьшения содержания окислов азота в дьімовьїх газах, известного из патента

Польши РІ. М 171 108 является, однако, ограниченной, что является результатом относительно короткой зонь восстановления МОХ, расположенной между зоной сгорания и зоной вьїжигания, над соплами для продувки дополнительного воздуха, назьіваемьми "офа"-соплами. Восстановление МОх до молекулярного азота зависит со от того, насколько долго окисльі азота остаются в зоне восстановления. Зто время зависит от скорости «-- конвекции газов из топочной камерь! и длиньї зонь! восстановления. Когда скорость конвекции газов является постоянной, время, необходимое для того, чтобь! газьь оставались в зоне восстановления, является - пропорциональньм длине зтой зонь, измеренной вдоль топочной камерь!і. В известном способе сжигания длина (з зоньї восстановления является слишком маленькой. 325 Недостаток горелки, известной из патента РІ М 170 413, состоит в невозможности осуществления о регулирования конуса факела дополнительного воздуха, вьитекающего из печи, и очистки наружной зонь факела топливовоздушной смеси, виітекающей из горелки, что вьізьівает образование шлака вокруг вьіпускного отверстия горелки. «

В основу изобретения поставлена задача повьішения зффективности способа уменьшения содержания З окислов азота в дьімовьх газах промьішленного парового котла путем установления оптимального направления с потоков топливовоздушной смеси и воздуха, исходящих из горелок, расположенньїх в верхнем ряду топочной з» камерь, что позволяет увеличить длину зоньії восстановления и время пребьівания в ней окислов азота, и тем самьм повьісить количество окислов, восстанавливающихся до молекулярного азота, не представляющего опасность для окружающей средні.

В основу изобретения поставлена также задача усовершенствования конструкции горелки для уменьшения іні содержания окислов азота в дьімовьїх газах промьішленного парового котла путем оснащения ее подвижньм ав! коническим диффузором с углом раствора, равньїм углу раствора конуса апертурь! стенки топочной камерь, а также путем вьібора оптимального расположения диффузора относительно центрального канала горелки, что

Ше обеспечиваєт возможность регулирования глубиньі апертурьі в зависимости от положения диффузора, и тем - 20 о самьм предотвратить образование шлака на периферии вьпускного отверстия горелки и позволяет осуществить регулирование конуса факела виітекающего потока. со Поставленная задача достигаєтся тем, что в способе уменьшения содержания окислов азота в дьімовьсх газах промьшленного парового котла, нагреваемого угольной опБІЛЬЮ, с использованием горелок, преимущественно парового котла с торцевой системой горелок, которне располагают на одной стенке печи 29 горизонтальньми рядами, при зтом горелки отдельньїх рядов располагают одна над другой вертикальньми

ГФ) рядами, где сжигание осуществляют, по крайней мере, в одной паре горелок, которую образуют посредством юю горелки, расположенной в верхнем ряду, и горелки, расположенной ниже ее в нижнем ряду, при зтом горелку, расположенную вьіше, питают топливовоздушной смесью более низкого качества, чем топливовоздушная смесь, которую подают в горелку, расположенную ниже, согласно изобретения, струю топливовоздушной смеси, бо вьітекающую из горелок, расположенньїх в самом верхнем ряду, направляют наклонно вниз к зоне горения топливовоздушной смеси, подаваемой горелками нижних рядов, и в то же время из зоньі горелок в самом верхнем ряду в печь подают струю воздуха, при зтом ее направляют вверх к зоне вьіжигания.

Поставленная задача достигается также тем, что в горелке для уменьшения содержания окислов азота в дьімовьіх газах промьішленного парового котла, содержащей цилиндрический центральньій топливньй канал, бо один конец которого соединен посредством трубопровода с углеразмольной мельницей, а другой открьїтьй конец направлен к топочной камере парового котла, окруженньій кольцевьім каналом для вторичного воздуха, согласно изобретения, центральньйй топливньїй канал имеет на откриітом конце обращенньй к топочной камере конический диффузор, установленньій вдоль оси канала, большее основание которого направлено от стенки топочной камерьі, при зтом угол раствора конуса диффузора равен углу раствора конуса апертурь! в стенке топочной камерні.

При зтом центральньйй топливньій канал по периферии окружен конусообразньм диффузором, которьй вьіполнен подвижньім вдоль топочной камерь, а часть конусообразного диффузора, окружающая нижнюю половину центрального топливного канала, вьіполнена подвижной вдоль оси центрального топливного канала, и /о часть конусообразного диффузора, окружающая верхнюю половину центрального канал, вьполнена неподвижной и соединена с источником дополнительного воздуха через регулирующую камеру, содержащую поворотнье заслонки.

Кроме того, горелка имеет в центральном топливном канале направляющую колесообразную заслонку, примьікающую к откритому концу горелки, отделяющую верхнюю часть центрального канала и направленную /5 наклонно к нижней части канала для дополнительного воздуха.

Сущность изобретения состоит в направлений струй топливовоздушной смеси, вьтекающей из горелок в самом верхнем ряду, наклонно вниз к зоне сгорания топливовоздушной смеси, поставляемой горелками в нижних рядах и, таким образом, в уменьшений граниш зтой зонь, что приводит к удлинению расстояния между границей зтой зонь и зонь! вьігорания, и позтому к удлинению зоньі! восстановления МОХ. В соответствии со 2о способом, струю воздуха подают из зонь! горелки в самом верхнем ряду и направляют вверх в направлений зонь! вьіжигания для того, чтобьї увеличить содержание кислорода в зоне восстановления МОХ, что вьІізьівает дальнейшее восстановление окислов азота до молекулярного азота и превращение СО в СО».

Пример осуществления способа описан с помощью чертежей, в которьсх

Фиг.1 представляет вид в продольном сечений топочной камерь, с

Фиг.2 показьівает распределение горелок в топочной камере,

Фиг.З показьівает продольньйй разрез горелки с конусообразньім диффузором, і)

Фиг.4 показьівает продольньй разрез горелки с направляющей заслонкой в топливном канале,

Фиг.5 показьівает поперечньїйй разрез горелки.

Пример осуществления способа: со зо В топочной камере 1 парового котла установлено четьіре ряда горелок 2, 3, 4 и 5, расположенньмх в стенке 6 камерь! 1. Два верхних ряда содержат соответственно шесть горелок 4 и 5, тогда какдва нижних ряда содержат (8-7 соответственно Ччетьіре горелки З и 3. ї-

Горелки отдельньїх рядов расположеньї одна над другой в вертикальньїх рядах. Горелки 2, 3, 4 и 5 питали топливовоздушной смесью из углеразмольньїх мельниц 7, где одна мельница питала чЧчетьре горелки, о з5 расположеннье по две в одном ряду, и таким образом обеспечивала горелки, лежащие в верхнем ряду и в ю нижнем ряду. Сопла 8 для дополнительного воздуха бьіли расположеньі между горелками 5 самого верхнего ряда и вьіпускньім отверстием 9 из топочной камерь! 1 в стенке 6. В горелки 2 и З нижних рядов подавали вьісококачественного топливовоздушную смесь при козффициенте обеднения воздухом хх 1, что делало смесь субстехиометрической. Горящая смесь образовьівала зону горения 10, где в результате обеднения воздухом « образовьивалось относительно небольшое количество окислов азота, меньшеє, чем если бь огорение с осуществляли при большом избьтке воздуха. Газьі из зоньі 10 перетекали в зону горения 11, которую питали й низкокачественной топливовоздушной смесью с 7, - 1.2-1.4 из горелок 4 и 5. Смесь, виітекающая из горелок 4 "» и 5, является таким образом источником дополнительного количества кислорода и позтому источником углеводородов СиНтю. Газь из зоньі горения 11 перетекали в зону 12, где МОХ восстанавливались до молекулярного азота. Восстановление МОХ до молекулярного азота требует некоторого времени. Для 1 постоянной скорости конвекции газа вверх вдоль топочной камерь! 1 время восстановления МОх оставшихся в зоне 12, зависело от длиньі зтой зоньі, то есть от расстояния между верхней границей зонь! горения 11 и о соплами 8 дополнительного воздуха. Для того, чтобьї увеличить время пребьівания газов, оставшихся в зоне 12, -І в способе в соответствии с изобретением расположение верхней границь! зонь! горения 11 смещали вниз путем шу 50 направления струй топливной смеси 13, подаваемой посредством горелок 5, наклонно вниз в направлений зонь! 10. Одновременно из горелок 5 в зону 12 восстановления МОХ поставляли струю дополнительного воздуха 14. В со зоне 12 происходили превращения в соответствии со следующим общим уравнением: 2МО ж 2СаНл я (2п ж п/2 - 1) 05 - Мо ї- 221205 - тН»об.

В то время как молекуль! МО возникали из зон 10 и 11, молекуль! СН возникали, главньм образом, из зонь 5Б 11, в которьій происходило испарение из дополнительного топлива, подаваемого горелками 4 и 5, а молекуль! 0» создавались из избьітка воздуха в топливовоздушной смеси, подаваемого через горелки 4 и 5, и из і) воздуха, подаваемого в потоке 14. Удлинение зонь 12 в соответствии с изобретением обеспечивает протекание іме) реакции в соответствий с приведенньїм вьіше уравнением. Газь из зонь 11 протекали в зону вьіжигания 15, где, благодаря воздуху, подаваемому соплами 8, происходило превращение СО в СО». Следует, что при общем бо избьтке воздуха в пределах 7, -1.2 - 1.4 вследствие увеличения зоньі восстановления МОХ 12, количество МОХ в дьімовьїх газах уменьшалось ниже уровня 17Омг/нм 3, т.е. ниже предела, установленного международньми требованиями, согласно которьім содержание СО должно бьїть близко к 0.

На фиг.З показана горелка в соответствий с изобретением, применяемая в виде горелки 4 во втором ряду от верха в топочной камере 1. На одном конце центральньій цилиндрический канал 16 для горения соединен с 65 трубопроводом 17, связьівающим горелку с углеразмольной мельницей 7. Другой открьїтьій конец канала 16 направлен к топочной камере 1. Трубу 18 для подачи мазута или фурму для вдувания газа, использованную для разжигания парового котла, располагают на оси топливного канала 16. На открьїтом конце камерь! 16 устанавливают подвижньйй диффузор 19, заканчивающийся конусом с большим основанием 20, направленньм от стенки топочной камерьі 1, и включающий всю периферию вьіходного отверстия печи. Угол раствора конусообразного диффузора 19 равен углу раствора конуса апертурь! в стенке 6 топочной камерь 1. Канал 16 окружен кольцевьм каналом 20 для дополнительного воздуха. Диффузор 19 снабжен радиальньми лопастями 21, расположенньіми перед конусом диффузора 19, в то время как лопасти 21 находятся в кольцевом канале 20 и придают вторичному втекающему воздуху вращательноег движение. Между диффузором 19 и конусом 22 находится апертура 23, глубина которой изменяется в зависимости от расположения диффузора 19, крайняя 7/0 позиция диффузора 19 отмечена на фиг.З пунктирной линией. При найболее вьідвинутом вперед положений диффузора 19 апертура 23 будет самой широкой, что обеспечит протекание больших обьемов вторичного воздуха. При найболее удаленном положениий диффузора 19 апертура 23 полностью сокращается, и позтому вторичньій воздух не достигает топочной камерь! 1. Количество воздуха, протекающего через апертуру 23, является незначительнь!м, и оно не оказьівает существенного влияния на состав смеси, подаваемой горелкой 4. 7/5 Целью применения воздушного потока, вьтекающего через апертуру 23, является предотвращение образования шлака вокруг вьіпускного отверстия горелки.

На фиг.4 и фиг.5 показана горелка в соответствии с изобретением, у которой подвижньій диффузор 19 включает нижнюю половину топливовьіпускного отверстия канала 16. Верхняя половина топливного канала 16 включаєт неподвижньій диффузор 24, соединенньй с каналом 25 для дополнительного воздуха. Канал 25 го боединен с регулирующей камерой 26, которая имеет на своей периферии радиальнье заслонки 27, установленнье на оси 28. Вращение осей 28 вьізьівает изменение положения заслонки 27, вследствие чего воздух втекает в большей или меньшей степени.

Для вращения оси 28 используют механизм 29. Конус диффузора 24 направляет поток воздуха в верху и таким путем образуется поток 14. В верхней части топливного канала 16, примькающей к вьіпускному с г отверстию в топочную камеру 1, горелка имеет направляющую заслонку 30 (в виде колеса), расположенную наклонно, при зтом ее нижний край направлен к вніходу канала 16. Направляющая заслонка 30 направляет вниз і) струю топливоазрированной смеси, текущую к топочной камере 1, и таким путем образуется поток 13.

Дифофузор 19 в нижней части канала 16 образует струю воздуха, вьітекающего через апертуру 23, и зто предотвращаєт образование шлака на периферии вьіпускного отверстия горелки. Дополнительньйй воздух, со зо Вьітекающий с неподвижной сторонь! верхней части диффузора 24, используют для обогащения дьімовьх газов кислородом в зоне 12 восстановления МОХ. - ча

Claims (5)

Формула винаходу о ІС в)

1. Способ уменьшения содержания оксидов азота в дьмовьх газах промьішленного парового котла, нагреваемого угольной пьІЛЬюЮ, с использованием горелок, преимущественно парового котла с торцевой системой горелок, которье располагают на одной стенке печи горизонтальньіми рядами, при зтом горелки отдельньїх рядов располагают одна над другой вертикальньми рядами, где сжигание осуществляют, по крайней « 0 Мере, в одной паре горелок, которую образуют посредством горелки, расположенной в верхнем ряду, и горелки, ш-в с расположенной ниже ее в нижнем ряду, при зтом горелку, расположенную вьіше, питают топливовоздушной смесью более низкого качества, чем топливовоздушная смесь, которую подают в горелку, расположенную ниже, :з» отличающийся тем, что струю топливовоздушной смеси, вьтекающую из горелок, расположенньїх в самом верхнем ряду, направляют наклонно вниз к зоне горения топливовоздушной смеси, подаваемой горелками Нижних рядов, и в то же время из зонь горелок в самом верхнем ряду в печь подают струю воздуха, при зтом ве с направляют вверх к зоне вьіжигания.

2. Горелка для уменьшения содержания оксидов азота в дьімовьїх газах промьішленного парового котла, о содержащая цилиндрический центральньій топливньй канал, один конец которого соединен посредством - трубопровода с углеразмольной мельницей, а другой открьїтьій конец направлен к топочной камере парового 5р Хотла, окруженньй кольцевьім каналом для вторичного воздуха, отличающаяся тем, что центральньй - топливньй канал имеет на ооткрьтом конце обращенньй к топочной камере конический диффузор, «со установленньй вдоль оси канала, большее основание которого направлено от стенки топочной камерь, при зтом угол раствора конуса диффузора равен углу раствора конуса апертурь! в стенке топочной камерь!.

З. Горелка по п. 2, отличающаяся тем, что центральньій топливньій канал по периферии окружен конусообразньмм диффузором, которьй вьіполнен подвижньї!м вдоль топочной камернь!.

4. Горелка по п. 2, отличающаяся тем, что часть конусообразного диффузора, окружающая нижнюю (Ф) половину центрального топливного канала, вьіполнена подвижной вдоль оси центрального топливного канала, и ГІ часть конусообразного диффузора, окружающая верхнюю половину центрального канала, вьіполнена неподвижной и соединена с источником дополнительного воздуха через регулирующую камеру, содержащую бо поворотнье заслонки.

5. Горелка по п. 4, отличающаяся тем, что она имеет в центральном топливном канале направляющую колесообразную заслонку, примьікающую к откриітому концу горелки, отделяющую верхнюю часть центрального канала и направленную наклонно к нижней части канала для дополнительного воздуха. б5