Инвертная пылегазовая призматическая топка

Изобретение относится к области тепловой энергетики и может быть использовано на паровых котлах ТЭС. Пылегазовая призматическая топка содержит экранированные вертикальные стены, верхнее торцевое ограждение и скаты холодной воронки, пылеугольные горелки, а также воздушные сопла, установленные на двух больших стенах и направленные тангенциально к поверхностям условных тел вращения. Пылеугольные горелки, а также воздушные сопла размещены на больших ее стенах по встречно-смещенной схеме и направлены наклонно вверх, причем пылеугольные горелки, установлены под соплами вторичного воздуха - газовыми горелками и наклонены вверх на больший угол по сравнению с ними, напротив сопел вторичного воздуха - газовых горелок размещены сопла экранирующего воздуха и наклонены вверх на угол, который не меньше угла наклона сопел вторичного воздуха - газовых горелок, под соплами экранирующего воздуха, но не выше уровня установки пылеугольных горелок, размещены сопла третичного воздуха, причем продолжения их осей в пределах топки направлены на пересечение продолжения осей пылеугольных горелок противоположной стены в точках, находящихся на расстоянии не более 5d от пылеугольных горелок вдоль их осей, где d - эквивалентный диаметр пылеугольных горелок. Технический результат - устранение недожога топлива и уменьшение выброса NOх в пылеугольных энергоблоках повышенной мощности 800 МВт. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области тепловой энергетики и может быть использовано на паровых котлах ТЭС.

Известна прямоугольная пылеугольная топка, содержащая экранированные вертикальные стены, потолок и скаты холодной воронки, горелки и воздушные сопла, установленные на больших вертикальных стенах и направленные тангенциально к поверхностям условных тел вращения с наклоном вниз (аналог: авторское свидетельство SU 1206555 А, опубликовано 23.01.86 в бюллетене №3). Недостатки прямоугольной пылеугольной топки-аналога заключаются в неравномерности тепловыделения по глубине топки и невозможности использования ее отличительных признаков на котлах с инвертными топками.

Наиболее близкими техническими решениями к заявленному устройству обладает пылеугольный котел-прототип, содержащий вертикальную инвертную топку квадратного сечения, экранированные ее ограждения, пылеугольные горелки и сопла вторичного воздуха - газовые горелки с горизонтальными осями, направленными тангенциально к поверхностям условных тел вращения и установленными в угловых зонах вертикальных стен, а также двухъярусные горизонтально направленные сопла третичного воздуха, размещенные в нижерасположенной зоне на двух ее вертикальных ограждениях (см. инвертную топку пылеугольного котла-прототипа в статье Шварца А.Л. и др. «Разработка технических решений по пылеугольному котлу энергоблока 800 МВт на параметры пара 35 МПа, 700/720°С», Теплоэнергетика № 12, 2015 г., с. 56-60, рис. 1 на стр. 57). Недостаток инвертной топки пылеугольного котла-прототипа заключается в концентрированном факеле в приосевой зоне топки, неэкономичном сжигании угольной пыли, что связано с неудовлетворительным перемешиванием струй третичного воздуха, особенно нижнего яруса, с продуктами сгорания из-за горизонтальной направленности этих струй и недостаточной скорости их истечения. В результате этого возможны повышенный недожог топлива, возрастание температуры продуктов сгорания на выходе из топки, что приводит к шлакованию первой по ходу продуктов сгорания поверхности пароперегревателя. Кроме того, недостатком инвертной топки котла-прототипа является повышенный уровень образования оксидов азота, причем это вызывает необходимость использования установки селективного каталитического восстановления для снижения выбросов NOx.

Техническая задача данного изобретения состоит в устранении указанных недостатков инвертной топки пылеугольного котла-прототипа. Это достигается тем, что заявляемая инвертная пылегазовая призматическая топка, как и в прототипе, содержит экранированные вертикальные стены, торцевое ограждение и холодную воронку, пылеугольные горелки и воздушные сопла - газовые горелки, установленные на вертикальных стенах и направленные тангенциально к вертикальным поверхностям условных тел вращения. В отличие от топки котла-прототипа инвертная пылегазовая призматическая топка содержит пылеугольные горелки, воздушные сопла - газовые горелки, которые размещены по встречно-смещенной схеме на двух больших ее стенах и направлены наклонно вверх, причем пылеугольные горелки, установлены под соплами вторичного воздуха - газовыми горелками и наклонены вверх на больший угол по сравнению с ними, напротив сопл вторичного воздуха - газовых горелок размещены сопла экранирующего воздуха и наклонены вверх на угол, который не меньше угла наклона сопл вторичного воздуха - газовых горелок, сопла третичного воздуха, размещены под соплами экранирующего воздуха, не выше уровня установки пылеугольных горелок, а продолжения их осей в пределах топки направлены на пересечение продолжения осей пылеугольных горелок противоположной стены в точках, находящихся на расстоянии вдоль осей не более 5d от пылеугольных горелок, где d - эквивалентный диаметр последних.

Инвертная пылегазовая топка иллюстрирована фиг. 1, 2. На фиг. 1 показана компоновка горелок и сопл в одном вертикальном сечении инвертной пылегазовой призматической топки, а на фиг. 2 - разрез по А-А фиг. 1, в котором схематически показана компоновка горелок и сопл в горизонтальной проекции топки. Инвертная пылегазовая призматическая топка содержит экранированные вертикальные стены 1, верхнее торцевое ограждение 2 и скаты холодной воронки (на фиг. 1 не показаны), пылеугольные горелки 3, а также сопла вторичного воздуха 4 - газовые горелки 5, сопла экранирующего воздуха 6, сопла третичного воздуха 7, причем топочные устройства всех указанных наименований направлены тангенциально к поверхностям условных тел вращения и установлены по встречно-смещенной схеме на больших стенах 1. Пылеугольные горелки 3, установлены под соплами вторичного воздуха 4 - газовыми горелками 5 и наклонены вверх на больший угол, чем последние, в данном случае на 60° против 20°. Сопла экранирующего воздуха 6, размещены напротив сопл вторичного воздуха 4 - газовых горелок 5 и наклонены вверх на 5-10° больше них, под соплами экранирующего воздуха не выше уровня установки пылеугольных горелок 3 установлены сопла третичного воздуха 7, причем продолжения их осей в пределах топки направлены на пересечение продолжения осей пылеугольных горелок 3 противоположной стены 1 в точках 12, находящихся на расстоянии вдоль осей не более 5d от пылеугольных горелок 3, где d - эквивалентный диаметр пылеугольных горелок 3. Вентиляторы горячего дутья 13 подсоединены по всасывающей стороне к выходным коллекторам воздушных подогревателей с помощью коробов, снабженных отключающими шиберами (что на фиг. 1 не показано).

Пылегазовая топка, имеющая в данном случае габаритные размеры 11000×34000 мм и размеры топочных устройств, которые соответствуют котлу энергоблока 800 МВт, работает при сжигании угля следующим образом. Пылевоздушная смесь 9 поступает по пылепроводам в пылеугольные горелки 3 из углеразмольных мельниц (на фиг. 1 не показаны) с существенным недостатком воздуха. Недостающий для полного выгорания угольной пыли воздух подводится в факелы пылеугольных горелок 3 ступенями по ходу их движения: сначала из сопел вторичного воздуха 4 - газовых горелок 5, имеющих размеры ∅920×10 мм, затем из сопел экранирующего воздуха 6 с размерами ∅630×7 мм, струи которых защищают вертикальные стены 1 и торцевое ограждение 2 от чрезмерного локального динамического давление факела, и, наконец, из сопел третичного воздуха 7. В случае отключения мельниц и пылеугольных горелок 3 охлаждение их каналов ∅720×10 мм, осуществляется горячим воздухом 10, поступающим в топку через каналы охлаждения 8, имеющие размеры 1200×750 мм. Благодаря встречно-смещенному, тангенциально направленному и наклонному вверх истечению струй из пылеугольных горелок 3, сопел вторичного воздуха 4 - газовых горелок 5, сопел экранирующего воздуха 6 и третичного воздуха 7 осуществляется рассредоточенное в объеме верхней части топки и экономичное ступенчатое сжигание угольной пыли. Целесообразно, чтобы сопла экранирующего воздуха 6 были повернуты по горизонтали, как это показано на фиг. 2, на угол arctang 2D/B, где D - диаметр условных тел вращения, В - глубина топки, равная в данном случае 11000 мм. При этом исключается локальное шлакование экранированных стен 1, в том числе боковых стен, а также торцевого ограждения 2. За счет ступенчатого сжигания при низком избытке первичного воздуха обеспечивается подавление образования топливных и термических NOx по ходу движения отдельных факелов пылеугольных горелок 3. Глубокое подавление образования топливных NOx, составляющих превалирующую долю в суммарном выбросе NOx, обеспечивается подводом третичного воздуха в смеси с эжектированными топочными газами, содержащими продукты недожога, в корень струй пылевоздушной смеси с осевой длиной не более 5d, где d - эквивалентный диаметр пылеугольных горелок 3.

При сжигании резервного топлива - природного газа топка работает аналогично. В этом случае первичный воздух в смеси с природным газом поступает в топку с существенным недостатком воздуха из газовых горелок 5. Недостающий для полного его выгорания воздух подмешивается ступенями по ходу движения факелов газовых горелок 5 из каналов охлаждения 8 пылеугольных горелок 3, из сопел экранирующего воздуха 6 и третичного воздуха 7. При этом надежность, экономическая и экологическая эффективности ступенчатого сжигания природного газа обеспечиваются за счет встречно-смещенного, тангенциально направленного и наклоненного вверх движения соответствующих струй.

В варианте исполнения инвертная пылегазовая призматическая топка оборудована соплами третичного воздуха 7, имеющими прямоугольные и вытянутые по вертикали сечения с размерами в данном случае 1500×390 мм и снабжаемыми горячим воздухом 11 с помощью центробежных нагнетателей (вентиляторов горячего дутья) 13, соединенных по всасывающей стороне с выходными коробами воздушного подогревателя с помощью коробов, снабженных отключающими шиберами (что на фиг. 1 не показано). В этом случае прямоугольные струи третичного воздуха на выходе из сопел 7 отличаются большей устойчивостью против их выноса вниз продуктами сгорания, т.е. большей дальнобойностью, а также характеризуются повышенной эжекционной способностью из-за высоких скоростей их истечения.

Использование заявленной инвертной пылегазовой призматической топки обеспечит высокую надежность, экономичность и экологическую эффективность ступенчатого сжигания угольной пыли и природного газа.

1. Инвертная пылегазовая призматическая топка, содержащая экранированные вертикальные стены, верхнее торцевое ограждение и скаты холодной воронки, пылеугольные горелки, а также воздушные сопла, установленные на двух больших стенах и направленные тангенциально к поверхностям условных тел вращения, отличающаяся тем, что пылеугольные горелки, а также воздушные сопла размещены на больших ее стенах по встречно-смещенной схеме и направлены наклонно вверх, причем пылеугольные горелки, установлены под соплами вторичного воздуха - газовыми горелками и наклонены вверх на больший угол по сравнению с ними, напротив сопел вторичного воздуха - газовых горелок размещены сопла экранирующего воздуха и наклонены вверх на угол, который не меньше угла наклона сопл вторичного воздуха - газовых горелок, под соплами экранирующего воздуха, но не выше уровня установки пылеугольных горелок, размещены сопла третичного воздуха, причем продолжения их осей в пределах топки направлены на пересечение продолжения осей пылеугольных горелок противоположной стены в точках, находящихся на расстоянии не более 5d от пылеугольных горелок вдоль их осей, где d - эквивалентный диаметр пылеугольных горелок.

2. Инвертная пылегазовая призматическая топка по п. 1, отличающаяся тем, что сопла третичного воздуха выполнены прямоугольного вытянутого по вертикали сечения и снабжены подводящими воздуховодами от напорных коллекторов вентиляторов горячего дутья, которые подключены по всасывающей стороне к выходным коллекторам воздушных подогревателей с помощью коробов, снабженных отключающими шиберами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к паровым и водогрейным котлам с камерной топкой. Котел с камерной топкой, которая имеет установленные встречно-смещенно на стенах холодной воронки сопла нижнего дутья и расположенные выше по меньшей мере в один ярус тангенциально направленные к оси топки горелки, над ними топка разделена на камеру дожигания и расположенную ниже камеру сгорания газоплотным пережимом, который выполнен в виде воронки, набранной из изогнутых в виде восьмиугольников последовательно вписанных и вложенных труб, соединенных между собой проставками и включенных в тракты принудительной циркуляции котла.

Изобретение относится к энергетике и касается разработки слоевых котлов, универсальных по типам сжигаемых топлив и отходов при условии их минимальной подготовки и с организацией экономичного вихревого сжигания с повышенными экологическими показателями, причем как отдельно, так и при совместном сжигании разных топлив.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано при разработке парогенераторов с пылевым сжиганием углей. Топка парогенератора содержит горизонтальную камеру сгорания, ограниченную двумя вертикальными экранированными боковыми стенками, вертикальной экранированной фронтальной стенкой, горизонтальной экранированной крышей, горелки, холодную воронку, образованную группой наклонных экранированных стенок, согласно изобретению, горизонтальная камера сгорания выполнена квадратного сечения, горелки выбраны прямоточного типа, топка снабжена дополнительной холодной воронкой, образованной группой наклонных экранированных стенок, как и основная воронка, холодные воронки выполнены продольной формы и соединены горизонтальной экранированной стенкой, снабженной N≥1 рядами горелок, каждая боковая стенка снабжена M≥1 рядами горелок, плоскости, образованные пересечением продольных осей горелок, формируют ярусы горелок, продольные оси в каждом ярусе горелок направлены по касательной к условной окружности с относительным диаметром 0.15<dy<0.20, ,где d - диаметр условной окружности, D - диаметр окружности, условно вписанной в квадратное сечение камеры сгорания.

Изобретение относится к топочным устройствам мощных энергоблоков и может быть использовано в теплоэнергетике. Холодная воронка котла с кольцевой топкой 1 образована коаксиальными равносторонними призмами, боковые грани которых образованы внутренними 2 и наружными 3 трубными экранами, в нижней части кольцевой топки 1 все наружные трубные экраны 3 загнуты внутрь под углом 50-60° к горизонту, эти скаты наружных трубных экранов 3 образуют восьмискатную холодную воронку 5.

Заявляемая пылегазомазутная топка относится к области тепловой энергетики и может быть использована на паровых котлах, снабженных шаровыми барабанными мельницами.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к топочным устройствам, работающим, в том числе, на низкосортном пылеугольном топливе, и может быть использовано в котельных установках на тепловых электростанциях.

Изобретение относится к камерным вихревым топочным устройствам с тангенциальной схемой расположения горелок. Вихревая топка разделена двухсторонним пережимом на камеру дожигания с дополнительными горелками и расположенную под ней камеру сгорания с установленными тангенциально основными горелками.

Группа изобретений относится к области теплоэнергетики, в частности к камерным топкам с пылевидно-дисперсным сжиганием топлива (уголь, торф, мазут, суспензия), например к топкам котельных установок в промышленных печах.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а более конкретно, к способу устойчивости и эффективности процесса сжигания топлива в вихревой топке энергетической установки.

Изобретение может быть использовано для утилизации горючих отходов, биомассы или иных веществ, содержащих углерод и водород, с целью получения горючих газов. Способ включает подачу в реактор топлива воздуха, их смешивание, сгорание смеси и/или газификации содержащейся в ней твердой основы.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к системе автоматического регулирования процесса горения котла малой мощности с низкотемпературным кипящим слоем, а именно для котлов с рециркуляцией уходящих газов.

Изобретение относится к области энергетики. Способ сжигания углеводородов в потоке ионизированного воздуха заключается в том, что осуществляют сжигание топлива, дутье воздуха и его ионизацию, сгорание жидкого и твердого топлива классом 0,01-1,5 мм, влажностью и зольностью до 50% осуществляют в камере сгорания с принудительным дутьем в зону горения проточным вентилятором, при этом перед подачей воздуха в камеру сгорания его ионизируют высокочастотным электромагнитным полем, переводя кислород воздушной смеси из триплетного состояния в синглетное.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в теплогенерирующих установках, работающих на природном газе. Техническим результатом является увеличение эффективности и уменьшение загрязнения окружающей атмосферы путем утилизации вредных газообразных выбросов.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для воспламенения водоугольного топлива. Способ воспламенения водоугольного топлива, заключающийся в том, что создают электроразрядную зону, подают воздушный поток в электроразрядную зону, ионизируют воздушный поток, получают ионизированный воздушный поток, подают ионизированный воздушный поток в зону воспламенения водоугольного топлива, подают водоугольное топливо в зону воспламенения водоугольного топлива, осуществляют нагревание поступивших ионизированного воздушного потока и водоугольного топлива в зону воспламенения водоугольного топлива и воспламеняют водоугольное топливо.

Изобретение относится к области энергетики. Способ сжигания в печи включает сжигание топлива в печи для образования газообразных продуктов горения, содержащих NOx, и поочередное пропускание газообразных продуктов горения, содержащих NOx, из печи в охлажденный первый регенератор и через него для нагрева первого регенератора и охлаждения указанных газообразных продуктов горения, пропускание первой части указанных охлажденных газообразных продуктов горения из указанного первого регенератора и топлива в нагретый второй регенератор, проведение во втором регенераторе эндотермической реакции газообразных продуктов горения и топлива для восстановления NOx в указанных газообразных продуктах горения до азота и для образования синтетического газа, содержащего водород, CO и указанный азот, пропускание указанного синтетического газа из второго регенератора в печь и сжигание его в этой печи с одновременным пропусканием оставшейся части указанных газообразных продуктов горения из указанного первого регенератора в выпускную трубу, и пропускание газообразных продуктов горения, содержащих NOx, из печи в охлажденный второй регенератор и через него для нагрева второго регенератора и охлаждения указанных газообразных продуктов горения, пропускание первой части указанных охлажденных газообразных продуктов горения из указанного второго регенератора и топлива в нагретый первый регенератор, проведение в первом регенераторе эндотермической реакции газообразных продуктов горения и топлива для восстановления NOх в указанных газообразных продуктах горения до азота и для образования синтетического газа, содержащего водород, CO и указанный азот, пропускание указанного синтетического газа из первого регенератора в печь и сжигание его в этой печи с одновременным пропусканием оставшейся части указанных газообразных продуктов горения из указанного второго регенератора в выпускную трубу.

Изобретение относится к области энергетики. Способ сжигания углеводородного сырья (13) посредством химического цикла окисления-восстановления заключается в том, что редокс-активная масса в виде частиц циркулирует между зоной окисления (200) и зоной восстановления (210), образуя контур, причем углеводородное сырье (13) сжигают, приводя в контакт с частицами редокс-активной массы в зоне восстановления (210); частицы редокс-активной массы, выходящие из зоны восстановления (210), окисляют, приводя в контакт с потоком окислительного газа (11) в зоне окисления (200); частицы подают в по меньшей мере один теплообменник (E1), находящийся на линии переноса частиц (15, 16, 17, 18) между зоной восстановления (210) и зоной окисления (200), и сжижающий газ направляют в указанный теплообменник, чтобы создать плотный псевдоожиженный слой, содержащий частицы активной массы, причем указанный теплообменник имеет поверхность теплообмена в контакте с псевдоожиженным слоем; рекуперацию тепла в по меньшей мере одном теплообменнике (E1) регулируют, изменяя уровень псевдоожиженного слоя путем контролируемого создания спада давления на отводе сжижающего газа, расположенном в верхней части теплообменника, причем созданный спад давления компенсируется изменением уровня слоя частиц активной массы в коллекторной зоне, находящейся на контуре частиц в химическом цикле.

Изобретение относится к теплоэнергетике. Горелочное устройство содержит корпус, камеру газогенерации с соплом и воздухоподводящими отверстиями, встроенный парогенератор водяного пара, состоящий из бачка-испарителя, паропровода и паровой форсунки, размещенной в камере газогенерации соосно с соплом, а также содержит установленный в корпусе тепловой электрический нагреватель, над которым установлен бачок-испаритель, а сверху бачка-испарителя установлена камера газогенерации.

Изобретение относится к области химии, а именно к способу экологически чистого каталитического сжигания газообразных топлив в системах автономного отопления и в теплоэнергетике.

Изобретение относится к области энергетики. Способ выполнения сжигания в печи, оснащенной термохимическими регенераторами с отверстием для сжигания, через которое нагретый синтетический газ может поступать в печь, одним или более отверстиями для окислителя, через которые в печь может вводиться окислитель, и выпускным отверстием, которое соединено с печью и через которое газообразные продукты сжигания могут выходить из печи, включает: протекание нагретого синтетического газа через отверстие для сжигания в печь с импульсом F и со скоростью менее 15,24 метров в секунду (50 футов в секунду); введение по меньшей мере одного потока движущего газа с импульсом M, имеющего скорость по меньшей мере 30,48 метров в секунду (100 футов в секунду), внутрь отверстия для сжигания для подачи указанного синтетического газа в поток движущего газа и для выпуска получившегося комбинированного потока в печь; введение одного или более потоков окислителя с общим импульсом O через указанные одно или более отверстий для окислителя в печь, причем ось каждого потока окислителя расположена на расстоянии от 7,62 сантиметров до 76,2 сантиметров (от 3 дюймов до 30 дюймов) от внутреннего периметра отверстия для сжигания, и смешивание введенного окислителя с потоком топлива, который подается в поток движущего газа, для образования видимого пламени, проходящего в печь, не касаясь стенок и купола печи; выпуск газообразных продуктов сжигания из печи через выпускное отверстие с импульсом X, причем суммарный импульс F + M + O составляет более 150% от импульса X.

Изобретение относится к способам и устройствам сжигания газообразного или распыленного жидкого топлива в режиме газовой или капельной детонации и может быть использовано в различных технологических устройствах и энергетических установках, работающих на импульсно-детонационном или непрерывно-детонационном горении, например, для инициирования детонации в непрерывно-детонационной камере сгорания турбореактивного двигателя.
Наверх