Способ уменьшения образования оксидов азота в процессе сжигания жидкого топлива

 

Использование: в горелочных устройствах котельных агрегатов. Сущность изобретения: подача жидкого топлива в виде центральной струи, а потоков воздуха и газа в виде коаксиальных струй, расход газообразного топлива обеспечивает 5 15% тепла от общей тепловой мощности горелки. 1 ил.

Изобретение относится к способам уменьшения образования окислов азота в процессе сжигания жидкого топлива, в частности к способам сжигания топлива в горелочных устройствах котельных агрегатов.

Известен способ уменьшения образования оксилов азота в процессе сжигания жидкого топлива путем коаксиальной подачи воздуха, топлива и распылителя с давлением 1,5-4 атм и температурой 200-400^оС [1] Однако в этом способе необходимо устанавливать специальные газовые компрессоры для обеспечения высокого давления дымовых газов (4-5 атм), используемые в качестве распылителя. Кроме того, для обеспечения требуемого эффекта уменьшения образования оксилов азота необходимо использование большого количества инертных газов, так как распределение их происходит по всему поперечному сечению факела.

Известен также способ уменьшения окислов азота в процессе сжигания жидкого топлива путем подачи части воздуха к корню факела, а остального в концевую зону и подвода к факелу инертной среды [2] Однако для реализации данного способа требуется наличие дымососа рециркуляции и, как следствие, дополнительные расходы электроэнергии на его привод, что ведет к снижению экономической эффективности работы котла.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является способ совместного сжигания высоко- и низкореакционного топлива путем подачи высокореакционного топлива в виде центральной струи, а потоков воздуха и низкореакционного топлива в виде коаксиальных струй, причем вокруг потока низкореакционного топлива подают дополнительную струю воздуха [3] Недостатками такого способа являются неоцененная эффективность снижения окислов азота, использование дальнобойного факела, неприменимого в большей части котельных установок, и специального забаллостированного низкокалорийного горючего газа, отсутствующего на тепловых электростанциях, и его большой расход (≈1/3 от тепловыделения в горелке), а также большая неорганизованная подача воздуха (до 2/3 от необходимого для горения).

Задачей изобретения является обеспечение эффективного уменьшения образования окислов азота, расширение сферы применения за счет использования высококалорийного (обычного) природного или попутного газа, служащего в энергетических котлах в качестве топлива, и повышение экономической эффективности за счет отсутствия неорганизованной подачи воздуха.

Для этого в способе уменьшения образования окислов азота в процессе сжигания жидкого топлива, включающем подачу воздуха к корню факела и в его концевую зону, а также одновременную центральную подачу жидкого топлива и коаксиальную подачу газообразного топлива, расход последнего обеспечивает заданное количество тепла в зависимости от тепловой мощности горелки в количестве 5-15% тепла от общей тепловой мощности горелки.

В результате более быстрого воспламенения газообразного топлива, например природного газа, по сравнению с жидким топливом, например мазутом, по периферии основного мазутного факела в зоне максимальных температур создается шлейф инертных продуктов сгорания, что затрудняет доступ воздуха в ядро мазутного факела, а это приводит к уменьшению образования окислов азота. В связи с раскрытием основного мазутного факела толщина шлейфа инертных газов по длине факела уменьшается, что приводит к облегчению доступа воздуха в его концевую зону.

Более ранее по сравнению с мазутом воспламенение добавляемого газообразного топлива обеспечивает ускоренный прогрев капель мазута, что приводит к отсутствию химического недожога без увеличения дальнобойности факела.

Предлагаемый способ может быть осуществлен, например, с помощью цилиндрической горелки, в которой мазутная форсунка установлена в центре, а газ и воздух подводятся через концентрические полости.

На чертеже показана цилиндрическая горелка в разрезе, с помощью которой может быть осуществлен предлагаемый способ.

Топливная форсунка 1 расположена на оси цилиндрической трубы, концентрично с ней, поочередно обхватывая, расположены кольцевые каналы 2 и 3.

Жидкое топливо подается через форсунку 1, природный газ в количестве, выделяющем при своем сгорании 5-15% от общего тепловыделения в горелке, подают по каналу 2. Между струями жидкого топлива и газа воздух не подается. Зазор между форсункой и каналом подачи горючего газа обуславливается условиями монтажа форсунки. Воздух, необходимый для полного сгорания топлива, подают по каналу 3.

В результате значительного недостатка окислителя в ядре факела достигается уменьшение образования окислов азота в среднем на 25% Увеличение доли газообразного топлива более 10% приводит к снижению эффективности данного способа, т. е. требует все большего его количества для снижения NO на фиксированную величину, а при доле газа более 15% появляется к тому же значительный химический недожог. Полный же переход на газообразное топливо может дать даже большие концентрации, чем при сжигании мазута, если горелка достаточно мощная (например, для котлов блоков 800 МВ).

Предлагаемый способ опробован на Казанской ТЭЦ-1. Внедрение способа намечено на ТЭЦ ПОЭЭ "Татэнерго".

Формула изобретения

СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА В ПРОЦЕССЕ СЖИГАНИЯ ЖИДКОГО ТОПЛИВА, включающий подачу воздуха к корню факела и в его концевую зону, а также одновременную центральную подачу жидкого топлива и коаксиальную подачу газообразного топлива, причем расход последнего обеспечивает заданное количество тепла в зависимости от общей тепловой мощности горелки, отличающийся тем, что расход газообразного топлива обеспечивает 5 15% тепла от общей тепловой мощности горелки.

РИСУНКИ

Рисунок 1