RU2076998C1

RU2076998C1 - Method of operation of vertical tetrahedral furnace for simultaneous burning of gaseous and powdered fuels

Info

Publication number: RU2076998C1
Application number: RU95103214A
Authority: RU
Inventors: В.В. Осинцев; Г.Ф. Кузнецов; В.В. Петров; В.П. Воронин; М.П. Сухарев
Original assignee: Челябинская ТЭЦ-2; Челябинский государственный технический университет
Priority date: 1995-03-07
Filing date: 1995-03-07
Publication date: 1997-04-10
Also published as: RU95103214A

Abstract

FIELD: boiler of thermal power stations burning organic fuels. SUBSTANCE: method consists in introducing the dust and air flows at deficit for complete combustion through burners fitted on one wall; introducing the gas and air also at deficit for complete combustion through burners fitted under pulverized fuel burners on adjacent walls; compensating flows of air are for afterburning through nozzles above fuel flow fed from wall where pulverized fuel burners are fitted and from opposite wall. Air flows are fed from opposite wall towards each other; consumption and rate of flow of air through nozzles fitted on wall holding the pulverized fuel burners are equal to (1,5-4,5)v_o and (0,8-2,5)w_o, respectively, where v_o and w_o are consumption and flow rate of air escaping through nozzles from opposite wall, cu.m/s and m/s. EFFECT: enhanced efficiency. 4 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на котлах тепловых электростанций, сжигающих газообразное и пылевидное топлива. The invention relates to energy and can be used in boilers of thermal power plants that burn gaseous and pulverized fuels.

Известна вертикальная четырехгранная топка для совместного сжигания газообразного и пылевидного топлива, содержащая пылевые горелки, размещенные на одной из стен топки, а также газовые горелки, установленные на примыкающих боковых стенах под пылеугольными горелками, и воздушные сопла, установленные на стене, противоположной стене с пылевыми горелками, над последними на определенной высоте (см. а.с. СССР N 1673784, кл. F 23 C 1/12 от 1989 г. Б.И.32,1991). Known vertical tetrahedral furnace for the joint combustion of gaseous and pulverized fuel, containing dust burners placed on one of the walls of the furnace, as well as gas burners mounted on adjacent side walls under the dust burners, and air nozzles mounted on the wall opposite the wall with dust burners , above the latter at a certain height (see AS of the USSR N 1673784, class F 23 C 1/12 from 1989 B.I. 32.1991).

Известен способ работы такой топки, осуществляемый путем ввода топлива и воздуха через газовые и пылеугольные горелки и воздушные сопла с определенными расходами, обеспечивающими определенный уровень степени выгорания топлива и концентрации оксидов азота в отводимых продуктах сгорания. Недостаток данной топки и способа ее работы ухудшенный радиационный теплообмен между факелом и экранами топки из-за сильного загрязнения золошлаковым материалом, образующимся в результате выгорания угольной пыли, экранированной стены с воздушными соплами, противоположной стене с пылеугольными горелками, а также достаточно высокий уровень концентрации оксидов азота в отводимых дымовых газах, не отвечающий современным требованиям, предъявляемых к энергетическим котлам (см. а.с. СССР N 1673784, кл. F 23 C 1/12 от 1989 г. Б.И. 32, 1991). A known method of operation of such a furnace, carried out by introducing fuel and air through gas and pulverized coal burners and air nozzles with certain costs, providing a certain level of fuel burnup and concentration of nitrogen oxides in the exhaust products of combustion. The disadvantage of this furnace and the way it works is the deteriorated radiation heat transfer between the torch and the furnace screens due to severe contamination with ash and slag material resulting from the burning of coal dust, a shielded wall with air nozzles, the opposite wall with pulverized coal burners, and a rather high level of concentration of nitrogen oxides in flue gases that do not meet modern requirements for power boilers (see AS USSR N 1673784, class F 23 C 1/12 from 1989 B.I. 32, 1991).

Известна также четырехгранная топка с воздушными соплами, размещенными над горелками на двух противоположных стенах: на стене с горелками и противоположной стене (см. книгу Стырикович М.А. Катковская К.Я. Серов Е.П. Парогенераторы электростанций. М-Л. Энергия, 1966, с. 102). A four-sided firebox with air nozzles placed above the burners on two opposite walls is also known: on the wall with burners and the opposite wall (see the book Styrikovich M.A. Katkovskaya K.Ya. Serov E.P. Steam generators of power plants. M-L. Energy , 1966, p. 102).

Известен способ работы такой топки, реализуемый путем ввода топлива и воздуха через горелки и воздушные сопла (см. книгу Стырикович М.А. Катковская К. Я. Серов Е.П. Парогенераторы электростанций. М-Л. Энергия, 1966, с.102). A known method of operation of such a furnace, implemented by introducing fuel and air through burners and air nozzles (see the book Styrikovich M.A. Katkovskaya K. Ya. Serov EP, Steam generators of power plants. M-L. Energy, 1966, p.102 )

Данной топке и способу присущи те же недостатки: существенное загрязнение стены, противоположной стене с горелками, с ухудшением теплообмена и высокий уровень концентрации оксидов азота в отводимых продуктах сгорания. This furnace and method have the same disadvantages: significant pollution of the wall opposite the wall with burners, with a deterioration in heat transfer and a high level of concentration of nitrogen oxides in the exhaust products of combustion.

Задача настоящего изобретения повышение эффективности теплообмена в топке путем уменьшения загрязнения экранов и снижение концентрации оксидов азота в отводимых продуктах сгорания. The objective of the present invention is to increase the efficiency of heat transfer in the furnace by reducing screen contamination and reducing the concentration of nitrogen oxides in the exhaust products of combustion.

Для этого при реализации способа работы вертикальной четырехгранной топки для совместного сжигания газообразного и пылевидного топлив путем ввода потоков пыли и воздуха с недостатком для полного сгорания через установленные на одной из стен горелки, газа и воздуха также с недостатком для полного сгорания через установленные под пылевыми на примыкающих стенах горелки, и компенсирующих потоков воздуха для дожигания через сопла над вводимыми потоками топлива со стены с пылевыми горелками и с противоположной ей стены, воздушные потоки подают навстречу друг другу, при этом, расход воздуха через сопла с пылевыми горелками поддерживают равными V (1,5 3,5) V_о, а скорость его истечения W (0,8 2,5) W_о, где V_о и W_о - расход и скорость истечения воздуха через сопла с противоположной стены, м³/с и м/с соответственно. Поддержанием соотношений W/W_о 0,8 - 2,5 и V/V_о 1,5 4,5 достигается увеличение параметра

- коэффициента тепловой эффективности экранов топочной камеры (q_пад., q_отр., q_воспр. падающий, отраженный и воспринятый тепловые потоки, кВт/м²), характеризующего интенсивность протекания процесса радиационного теплообмена в топке, определяемого путем локального зондирования и дальнейшего усреднения результатов зондирования. Кроме того, обозначенные диапазоны V/V_о и W/W обеспечиваю снижение концентрации оксидов азота СNO_х в отводимых продуктах сгорания. Чем выше параметр ψ_э и чем ниже концентрация CNO_х, тем эффективнее cпособ работы вертикальной четырехгранной топки, продуктах сгорания.For this, when implementing the method of operation of a vertical tetrahedral furnace for co-burning gaseous and pulverized fuels by introducing dust and air flows with a deficiency for complete combustion through burners installed on one of the walls, gas and air also with a deficiency for complete combustion through those installed under the adjacent the walls of the burner, and compensating air flows for afterburning through nozzles above the injected fuel flows from the wall with dust burners and from the opposite wall, air flows through give towards each other, while the air flow through the nozzles with dust burners is maintained equal to V (1,5 3,5) V _о , and its flow rate W (0,8 2,5) W _о , where V _о and W _o - air flow rate and velocity through the nozzle from the opposite wall, m ³ / s and m / s, respectively. By maintaining the ratios W / W _about 0.8 - 2.5 and V / V _about 1.5 4.5 an increase in the parameter is achieved

- coefficient of thermal efficiency of the combustion chamber screens (q _pad , q _neg. , q _repaired , reflected and perceived heat flux, kW / m ² ), characterizing the intensity of the process of radiation heat transfer in the furnace, determined by local sensing and further averaging of the results sounding. In addition, the indicated ranges V / V _o and W / W I provide a decrease in the concentration of nitrogen oxides CNO _x in the exhaust products of combustion. The higher the parameter ψ _e and the lower the concentration of CNO _x , the more effective is the way the vertical tetrahedral combustion chamber works, the combustion products.

Так при сравнении со способом по а.с. СССР номер 1673784, М.кл. F 23 C 1/12 от 1989 г.), по которому одновременно сжигаются природный газ и пылевидное топливо, а параметры ψ_э= ψ $\binom{o}{э}$ и СNO_х C^oNO_x получено улучшение процесса сжигания. На котле БКЗ 210 140Ф паропроизводительностью 210 т/ч ТЭЦ-2 г. Челябинска при реализации предлагаемого способа путем сжигания природного газа Бухарского месторождения и Челябинского бурого угля были заданы соотношения W/W_o 1,5 и V/V_о 2,5, давшие после замеров ψ_э= 1,2ψ_o и CNO_x= 0,7C^oNO_x, то есть получено заметное качественное и количественное улучшение процесса сжигания. При незначительных отклонениях в меньшую или большую стороны параметров W/W_о и V/V_о cущественного изменения ψ_э и СNO_х не происходило. При достижении W/W_о 0,8; W/W_о 2,5; V/V_о 1,5; V/V_о 4,5 (по крайней мере одного из значений) параметры ψ_э= (1,18-1,19)ψ $\binom{o}{э}$ CNO_х (0,71 0,75) C^oNO_x, то есть не намного отклонялись в сторону ухудшения. А как только хотя бы один из параметров W/W_о < 0,8; W/W_о > 2,5; V/V_о < 1,5; V/V_о > 4,5 значения коэффициента тепловой эффективности ψ_э и концентрации оксидов азота CNO_х резко скачкообразно ухудшались, достигая величин ψ_э≅ 1,0ψ $\binom{o}{э}$ и CNO_x≥ C^oNO_x, то есть достигали значений, характерных для способа по а.с. СССР 1673784, кл. F 23 C 1/12 от 1989 г. или становились еще хуже. Отсюда следует, что диапазоны W/W_о 0,8 2,5 и V/V_o 1,5 4,5 в условиях встречного ввода воздушных потоков являются оптимальными, они обуславливают новое качество процесса сжигания газообразного и пылевидного топлив, ранее в практике и литературе неизвестны. Диапазон высоты (отметки) места ввода воздушных потоков над горелками оговорен а.с. СССР N 1673784, кл. 23 С 1/12 от 1989 г. выход за его границы приводит к ухудшению степени выгорания топлива.So when comparing with the method according to A.S. USSR number 1673784, M.cl. F 23 C 1/12 of 1989), which simultaneously burns natural gas and pulverized fuel, and the parameters ψ _e = ψ $\binom{o}{uh}$ and CHO _x C ^o NO _x improved combustion process. At the boiler BKZ 210 140F with a steam capacity of 210 t / h CHPP-2 in Chelyabinsk, when implementing the proposed method by burning natural gas from the Bukhara field and Chelyabinsk brown coal, W / W _o 1.5 and V / V _o 2.5 were set, giving after measuring ψ _e = 1.2ψ _o and CNO _x = 0.7C ^o NO _x , that is, a noticeable qualitative and quantitative improvement of the combustion process is obtained. With slight deviations to the smaller or greater side of the parameters W / W _о and V / V _{о, there was no} significant change in ψ _e and CNO _x . Upon reaching W / W _about 0.8; W / W _about 2.5; V / V _about 1.5; V / V _about 4,5 (at least one of the values) parameters ψ _e = (1,18-1,19) ψ $\binom{o}{uh}$ CNO _x (0.71 0.75) C ^o NO _x , that is, not much deviated towards deterioration. And as soon as at least one of the parameters W / W _o <0.8; W / W _about >2.5; V / V _o <1.5; V / V _о > 4.5 the values of the coefficient of thermal efficiency ψ _e and the concentration of nitrogen oxides CNO _x sharply worsened, reaching values ψ _e ≅ 1.0ψ $\binom{o}{uh}$ and CNO _x ≥ C ^o NO _x , that is, they reached the values characteristic of the method according to a.s. USSR 1673784, class F 23 C 1/12 of 1989 or got worse. It follows that the ranges W / W _about 0.8 2.5 and V / V _o 1.5 4.5 in the conditions of oncoming air flows are optimal, they determine a new quality of the process of burning gaseous and pulverized fuels, previously in practice and literature unknown. The height range (elevation) of the air inlet over the burners is specified as USSR N 1673784, class 23 From 1/12 of 1989, going beyond its borders leads to a deterioration in the degree of fuel burnup.

На фиг.1 предсталена схема устройства четырехгранной вертикальной топки для совместного сжигания газообразного и пылевидного топлив, в котором реализуется предлагаемый способ, продольный разрез на фиг.2,3,4 разрезы А-А, Б-Б, В-В на фиг.1. Figure 1 presents a diagram of a device of a tetrahedral vertical furnace for co-combustion of gaseous and pulverized fuels, which implements the proposed method, a longitudinal section in figure 2,3,4 sections aa, bb, bb in figure 1 .

Четырехгранная вертикальная топка для реализации способа ее работы содержит камеру сгорания 1 с экранами 2, на одной из стен 3 которой размещены пылеугольные горелки 4, а на стенах 5, примыкающих к стене 3 газовые горелки 6, уровень установки которых ниже уровня установки горелок 4; на стене 7, противоположной стене 3, установлены воздушные сопла 8, а на стене 3 - дополнительные сопла 9. A tetrahedral vertical firebox for implementing the method of its operation comprises a combustion chamber 1 with shields 2, on one of the walls 3 of which dust-burners 4 are placed, and on the walls 5 adjacent to the wall 3 gas burners 6, the installation level of which is lower than the burners 4 installation level; air nozzles 8 are installed on the wall 7, opposite the wall 3, and additional nozzles 9 are installed on the wall 3.

Способ реализуется путем ввода потоков пыли воздуха с недостатком для полного сгорания через горелки 4, газа и воздуха также с недостатком для полного сгорания через горелки 6, а также дожигающего воздуха через сопла 8 и 9. Потоки топлива и воздуха, истекая из горелок, вступают в окислительную реакцию с выделением тепла и образованием пламени. Потоками воздуха, вводимыми через сопла над горелками, топливо дожигают. The method is implemented by introducing air dust flows with a deficiency for complete combustion through burners 4, gas and air also with a deficiency for complete combustion through burners 6, as well as afterburning air through nozzles 8 and 9. Flows of fuel and air flowing out from the burners enter oxidative reaction with heat and flame. Air flows introduced through nozzles above the burners burn the fuel.

При этом, если в соплах 9 установить расход (1,5 4,5) V_о, а скорость истечения воздуха (0,8 2,5) W_о (где V_о W_о - расход и скорость воздуха через сопла 8), то происходит минимальное загрязнение стены 7, противоположной стене 3 с пылевыми горелками 4, коэффициент тепловой эффективности экранов 2 становится максимальным, они забирают из топки максимальное количество тепла, а температурный уровень потока продуктов сгорания на выходе из топки при этом минимальный; кроме того минимальной является концентрация оксидов азота.Moreover, if the nozzles 9 set the flow rate (1.5 4.5) V _о , and the air flow rate (0.8 2.5) W _о (where V _о W _о - flow rate and air velocity through the nozzle 8), then there is minimal pollution of the wall 7, opposite the wall 3 with dust burners 4, the coefficient of thermal efficiency of the screens 2 becomes maximum, they take the maximum amount of heat from the furnace, and the temperature level of the flow of combustion products at the outlet of the furnace is minimal; in addition, the concentration of nitrogen oxides is minimal.

Claims

The method of operation of a vertical tetrahedral combustion chamber for co-combustion of gaseous and pulverized fuel by introducing dust and air flows with a deficiency for complete combustion through burners installed on one of the walls, gas and air also with a deficiency for complete combustion through burners installed under the dust on adjacent walls, and compensating air flows for afterburning through nozzles above the introduced fuel flows from the wall with dust burners and from its opposite wall, characterized in that the air flows through pla wall burners with the dust is fed toward the air flowing out of the opposite wall, its flow rate is maintained at (1,5 - 4,5) V _0, and the exhaust velocity (0,8 2,5) W ₀ wherein V _0, and W ₀ flow rate and air flow rate through nozzles from the opposite wall, m ³ / s and m / s.