RU2006741C1

RU2006741C1 - Furnace

Info

Publication number: RU2006741C1
Authority: RU
Inventors: А.М. Архипов; А.Н. Медведицков; Э.П. Волков; Ю.М. Липов; А.Л. Сидоров; В.П. Ефремов; В.П. Бочкарев; Б.Б. Вахитов
Original assignee: Московский энергетический институт
Priority date: 1991-06-27
Filing date: 1991-06-27
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: heat and power engineering. SUBSTANCE: furnace has prismatic vertical combustion chamber, fuel burners, blast-furnace gas burners mounted on common vertical wall, and secondary-air nozzles tilted down. Fuel burners are placed above blast-furnace burners and are tilted down, and secondary-air nozzles are mounted on opposite vertical wall of combustion chamber. EFFECT: improved design. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для сжигания различных видов топлив, в том числе доменного газа, и может быть использовано на паровых и водогрейных котлах. The invention relates to devices for burning various types of fuels, including blast furnace gas, and can be used on steam and hot water boilers.

Известны пылегазовые и газомазутные топки котлов, имеющих встречное расположение горелок и сжигающих наряду с другими видами топлива природный газ, который имеет высокую калорийность и реакционную способность [1] . Known dust and gas and gas-oil furnaces of boilers having an opposite arrangement of burners and burning along with other types of fuel natural gas, which has a high calorific value and reactivity [1].

Недостатком таких топок является их неприспособленность для сжигания доменного газа, имеющего низкую калорийность и реакционную способность, что требует использования специальных горелок и организации соответствующей аэродинамики факела. The disadvantage of such furnaces is their inability to burn blast furnace gas, which has a low calorific value and reactivity, which requires the use of special burners and the organization of the corresponding torch aerodynamics.

Известна топка (прототип), содержащая вертикальную призматическую камеру сгорания, топливные горелки, горелки доменного газа и сопла вторичного воздуха, размещенные на одной вертикальной стене камеры сгорания, причем горизонтально направленные топливные горелки установлены ниже наклонных вниз горелок доменного газа и сопел вторичного воздуха [2] . Known firebox (prototype), containing a vertical prismatic combustion chamber, fuel burners, blast furnace gas burners and secondary air nozzles located on one vertical wall of the combustion chamber, with horizontally directed fuel burners installed below downwardly inclined blast furnace gas burners and secondary air nozzles [2] .

Недостатком этой топки, при сжигании наряду с доменным газом угольной пыли, подаваемой в топку через топливные горелки, является неустойчивое зажигание угольной пыли и доменного газа вследствие подачи всего количества вторичного воздуха спутно с доменным газом в корень пылеугольного факела, а также сепарация несгоревшей угольной пыли в холодную воронку с образованием мехнедожога. The disadvantage of this furnace, when burning coal dust along with blast furnace gas supplied to the furnace through fuel burners, is the unstable ignition of coal dust and blast furnace gas due to the supply of all the amount of secondary air in-line with the blast furnace gas to the root of the pulverized coal torch, as well as the separation of unburned coal dust in cold funnel with the formation of a mechanical burn.

Целью изобретения является повышение эффективности сжигания топлив. The aim of the invention is to increase the efficiency of fuel combustion.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемой топке, содержащей вертикальную призматическую камеру сгорания, топливные горелки и горелки доменного газа, размещенные на одной вертикальной стенке, а также установленные с наклоном вниз сопла вторичного воздуха, топливные горелки размещены выше горелок доменного газа и направлены с наклоном вниз, а сопла вторичного воздуха установлены на противоположной вертикальной стене камеры сгорания. This goal is achieved by the fact that in the proposed furnace, containing a vertical prismatic combustion chamber, fuel burners and blast furnace gas burners placed on one vertical wall, and also installed with a downward inclination of the secondary air nozzle, the fuel burners are placed above the blast furnace gas burners and are directed with an inclination down, and secondary air nozzles are mounted on the opposite vertical wall of the combustion chamber.

Для достижения наибольшего эффекта топливные горелки, горелки доменного газа и сопла вторичного воздуха установлены в одних вертикальных плоскостях. To achieve the greatest effect, fuel burners, blast furnace gas burners and secondary air nozzles are installed in the same vertical planes.

Благодаря указанным отличительным признакам эффективность сжигания топлив повышается. Прежде всего это выражается в том, что увеличивается устойчивость зажигания движущейся с наклоном вниз в смеси с первичным воздухом угольной пыли, благодаря тому что этот процесс протекает во встречных, поднимающихся вверх поток горячих топочных газов и в связи с этим характеризуется повышенным тепломассопереносом. Надежно загоревшиеся угольные пылинки, особенно относительно крупные, внедряются в загорающийся факел доменного газа, способствуя его турбулизации и прогреву. Кроме того, в горелку доменного газа подается не весь вторичный воздух (как в топке-прототипе), а лишь его часть. Учитывая, что доменный газ сам по себе содержит значительное количество инертных продуктов (55% H₂ и 12% H₂O), его прогрев и зажигание интенсифицируется, когда вместе с ним в топку подается лишь часть вторичного воздуха. Другая же часть подается с противоположной стены с наклоном вниз и вступает в процесс горения после устойчивого зажигания обоих факелов. Что касается сепарации в холодную воронку несгоревших пылинок угля, то она существенно сокращается по двум причинам: из-за раннего и устойчивого загорания пылеугольного факела, а также из-за того, что факел доменного газа является своеобразной завесой на пути сепарирующихся частиц.Thanks to these distinguishing features, fuel combustion efficiency is increased. First of all, this is expressed in the fact that the stability of ignition of coal dust moving with an inclination downward in the mixture with primary air increases due to the fact that this process occurs in oncoming, rising upward flow of hot flue gases and, therefore, is characterized by increased heat and mass transfer. Reliably ignited coal dust particles, especially relatively large ones, are introduced into the burning torch of blast furnace gas, contributing to its turbulization and heating. In addition, not all secondary air (as in the prototype furnace) is supplied to the blast furnace gas burner, but only a part of it. Given that blast furnace gas itself contains a significant amount of inert products (55% H ₂ and 12% H ₂ O), its heating and ignition is intensified when only part of the secondary air is supplied to the furnace with it. The other part is supplied from the opposite wall with a downward slope and enters the combustion process after the steady ignition of both torches. As regards the separation of unburnt dust particles of coal into a cold funnel, it is significantly reduced for two reasons: due to the early and sustained ignition of the coal dust torch, and also because the torch of the blast furnace gas is a kind of curtain on the way of the separated particles.

Поскольку предложенная компоновка топливных горелок, горелок доменного газа и сопел вторичного воздуха не известна из источников информации и обеспечивает взаимосвязанное протекание топочных процессов с достижением поставленной цели, можно сделать вывод, что заявленная топка соответствует критерию "существенные отличия". Since the proposed arrangement of fuel burners, blast furnace gas burners and secondary air nozzles is not known from information sources and provides an interconnected flow of combustion processes to achieve the goal, we can conclude that the claimed furnace meets the criterion of "significant differences".

На чертеже дан разрез предложенной топки. The drawing shows a section of the proposed furnace.

Топка содержит вертикальную призматическую камеру сгорания 1, топливные горелки 2 и горелки 3 доменного газа, установленные на одной вертикальной стене 4. Топливные горелки 2 в данном случае наклонены вниз на угол 60^o к горизонтальной плоскости. На противоположной вертикальной стене 5 установлены с наклоном вниз (в данном случае на угол 30^o) сопла 6 вторичного воздуха.The furnace contains a vertical prismatic combustion chamber 1, fuel burners 2 and blast furnace gas burners 3 mounted on one vertical wall 4. Fuel burners 2 in this case are inclined downward by an angle of 60 ^o to the horizontal plane. On the opposite vertical wall 5 mounted with an inclination downward (in this case, at an angle of 30 ^o ) nozzles 6 of the secondary air.

Целесообразно, чтобы оси топливных горелок 2, горелки 3 доменного газа и сопел 6 вторичного воздуха размещались в одних вертикальных плоскостях, а точка пересечения осей топливных горелок 2 и сопел 6 вторичного воздуха находилась в половине топки, примыкающей к стене 4, но выше верхней границы факела доменного газа, как это выполнено на чертеже предлагаемой топки. It is advisable that the axes of the fuel burners 2, the blast furnace 3 burners and the secondary air nozzles 6 are located in the same vertical planes, and the intersection point of the axes of the fuel burners 2 and the secondary air nozzles 6 is in half the furnace adjacent to the wall 4, but above the upper boundary of the torch blast furnace gas, as is done in the drawing of the proposed furnace.

Топка работает следующим образом. The furnace works as follows.

Угольная пыль в смеси с первичным воздухом вдувается с наклоном вниз в топочный объем из топливных горелок 2. Она хорошо прогревается восходящим потоком топочных газов и надежно зажигается. На некотором расстоянии от устья топливных струй, достаточном для полного зажигания пылеугольного факела, к нему подводится вторичный воздух в смеси с продуктами горения. Этот воздух поступает в топочный объем из наклоненных вниз сопел 6 вторичного воздуха, размещенных на вертикальной стене 5. После подмешивания вторичного воздуха к пылеугольному факелу последний взаимодействует с факелом доменного газа, интенсивно прогревая его в том числе за счет инерционного проникновения в его поток горящих угольных пылинок и золы. Поток факела доменного газа препятствует интенсивному выпадению в холодную воронку несгоревших частиц угля, так как увеличивает их время витания и траекторию движения. Корень факела доменного газа, освобожденный от части вторичного воздуха, быстро прогревается и зажигается. Смешанный поток обоих факелов движется к стене 5, затем поднимается вверх, взаимодействуя со свежими струями, вытекающими из сопел 6 вторичного воздуха. Расположение осей топливных горелок 2, горелок 3 доменного газа и сопел 6 вторичного воздуха в одних вертикальных плоскостях способствует тому, что оба вида топлива находят свой воздух, необходимый для полного их выгорания, практически в пределах камеры сгорания 1 топки. Следует отметить также, что использование ступенчатого сжигания обоих видов топлив, когда часть вторичного воздуха, вытекающего из сопел 6 вторичного воздуха, используется для горения топлива вдали от ядра факела, а в самом ядре концентрация кислорода значительно меньше стехиометрического количества, сопровождается снижением образования в топке оксидов азота. The coal dust in the mixture with the primary air is blown downwardly into the combustion chamber from the fuel burners 2. It is heated well by the upward flow of the combustion gases and is reliably ignited. At a certain distance from the mouth of the fuel jets, sufficient for the complete ignition of the pulverized coal torch, secondary air mixed with combustion products is supplied to it. This air enters the combustion chamber from the secondary air nozzles 6 tilted downward and placed on the vertical wall 5. After mixing the secondary air into the pulverized coal torch, the latter interacts with the blast furnace gas torch, intensively heating it, including due to inertial penetration of burning coal dust into its stream. and ashes. The blast-gas torch flow prevents the intensive unburnt coal particles from falling into the cold funnel, as it increases their soaring time and trajectory. The root of the blast furnace gas torch, freed from part of the secondary air, quickly warms up and ignites. The mixed stream of both torches moves to the wall 5, then rises up, interacting with fresh jets flowing from the nozzles 6 of the secondary air. The location of the axes of the fuel burners 2, blast furnace burners 3 and secondary air nozzles 6 in the same vertical planes ensures that both types of fuel find their air, necessary for their complete burnout, almost within the combustion chamber 1 of the furnace. It should also be noted that the use of step-by-step burning of both types of fuel, when part of the secondary air flowing out of the secondary air nozzles 6 is used to burn fuel away from the torch core, and in the core itself the oxygen concentration is much less than the stoichiometric amount, is accompanied by a decrease in the formation of oxides in the furnace nitrogen.

Использование предлагаемой топки позволяет повысить эффективность сжигания топлива. (56) 1. Резников М. И. Парогенераторные установки электростанций. М: Энергия, 1974, рис. 18-2 (с. 275) и 18-4 (с. 280). Using the proposed furnace allows to increase the efficiency of fuel combustion. (56) 1. Reznikov M.I. Steam generator plants of power plants. M: Energy, 1974, Fig. 18-2 (p. 275) and 18-4 (p. 280).

2. Авторское свидетельство СССР N 1154512, кл. F 23 C 5/28, 1985. 2. USSR author's certificate N 1154512, cl. F 23 C 5/28, 1985.

Claims

1. A burner containing a vertical prismatic combustion chamber, fuel burners and blast-furnace gas burners placed on one vertical wall, as well as secondary air nozzles installed with a downward inclination, characterized in that, in order to increase combustion efficiency, fuel burners are placed above the blast-furnace burners gas and directed downwardly, while secondary air nozzles are mounted on the opposite vertical wall of the combustion chamber.

2. A furnace according to claim 1, characterized in that the fuel burners, blast furnace gas burners and secondary air nozzles are installed in the same vertical planes.