RU2023212C1

RU2023212C1 - Boiler unit

Info

Publication number: RU2023212C1
Authority: RU
Inventors: Г.Ю. Варанкин
Original assignee: Варанкин Геннадий Юрьевич
Priority date: 1990-09-21
Filing date: 1990-09-21
Publication date: 1994-11-15

Abstract

FIELD: preparation and burning of polyfraction high-moisture solid fuel at thermal power stations and in industrial boiler houses. SUBSTANCE: wet polyfraction fuel (coal, peat) is fed from bunker 13 to lower portion of vertical drying column 16 by means of feeder 14 through chute 15. High-temperature inert gases (drying agent) drawn from furnace 2 through gas intake ports 23 are fed towards fuel being supplied via gas duct 21 by rarefaction created by mill 18. At minimum sections 19 and 20 of column 16 and gas duct 21, the polyfraction fuel is divided by fractions at maximum speed of drying agent according to free-fall velocities of its particles. Its main part consisting of small and average fractions falls off and is subjected to short-duration drying in the separation zone in soft mode with the aid of drying agent partially cooled in gas duct 21, after which it is accelerated and is carried to drying column 16 where it is additionally dried at speed reduced by height of ascending flow of the drying agent and is crushed at multiple reciprocating of fuel particles in the course of flash drying. Particles of fuel which lost their mass whose the free-fall velocity becomes lesser than minimum velocity of drying agent in the upper (larger) section 17 of column 16 flow to mill 18 through suction branch pipe; in mill 18, they are finally crushed and then dust thus prepared is carried by the drying agent via dust line 26 to vortex pulverized coal burner 7 to which hot air is fed from air duct 39. Prepared dust from the second individual dust preparation system which is identical to the first one is also fed to second burner 7 of the same pair. EFFECT: enhanced reliability. 3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к подготовке и сжиганию полифракционного высоковлажного твердого топлива и может быть использовано на тепловых электростанциях и в промышленных котельных для экологически чистых котельных агрегатов. The invention relates to the preparation and combustion of polyfractional high moisture solid fuel and can be used in thermal power plants and industrial boiler rooms for environmentally friendly boiler units.

Известны котельные агрегаты, содержащие котел с призматической, экранированной, газоплотной топкой с холодной воронкой и пылеугольными горелками, установленными на фронтовой стене топки с наклоном вниз и встроенными в аэродинамический выступ, размещенный над скатом холодной воронки, в устье которой установлены сопла нижнего воздушного дутья, направленные вдоль ее фронтового ската - встречно горелкам, и систему пылеприготовления, включающую последовательно расположенные бункер сырого угля, питатель с течкой и вертикальную сушильную шахту, предвключенную к мельнице-вентилятору (МВ), выходной патрубок которой подключен пылепроводом к горелкам [1]. Known boiler units containing a boiler with a prismatic, shielded, gas-tight fire chamber with a cold funnel and dust burners mounted on the front wall of the furnace with a downward inclination and built into the aerodynamic protrusion located above the ramp of the cold funnel, in the mouth of which there are nozzles for lower air blast directed along its front slope - opposite to the burners, and a dust preparation system, including a sequentially located raw coal hopper, a feeder with estrus and a vertical drying bed charge, upstream of the mill-fan (MV), the outlet of which is connected by a dust pipe to the burners [1].

Данному аналогу присущи низкая надежность из-за повышенного абразивного износа элементов топливоподачи, горелок и экранных труб и экономичность из-за недожога топлива, а также повышенное образование оксидов азота. This analogue is characterized by low reliability due to increased abrasive wear of fuel supply elements, burners and screen tubes and efficiency due to underburning of fuel, as well as increased formation of nitrogen oxides.

Известны котельные агрегата, содержащие котел с топкой и горелкой, и системы пылеприготовления, снабженные бункером, питателем, течкой сырого топлива, МВ, пылепроводом и трубой-сушилкой (ТС), соединенной в средней части с топкой, в нижней части с МВ, а верхним концом подключенной к дополнительному вентилятору через течку сырого топлива, причем выходной патрубок последнего сообщен с топкой [2]. Known boiler units containing a boiler with a furnace and burner, and dust preparation systems equipped with a hopper, feeder, raw fuel heat, MV, dust pipe and dryer pipe (TS), connected in the middle part with the furnace, in the lower part with MV, and the upper the end connected to the additional fan through the heat of the crude fuel, and the outlet of the latter is in communication with the furnace [2].

Аналогу присущи недостаточные надежность и экономичность, а также ухудшенные экологические показатели по выбросам оксидов азота в дымовых газах. The analogue is characterized by inadequate reliability and economy, as well as deteriorated environmental indicators for emissions of nitrogen oxides in flue gases.

Прототипом изобретения является котельный агрегат, содержащий котел с призматической, экранированной, газоплотной топкой, снабженной холодной воронкой, в устье которой вдоль фронтового ската размещено воздушное сопло, и расположенными на фронтовой стене пылеугольными горелками и выступом, имеющим верхний наклонный скат, и систему пылеприготовления, снабженную последовательно расположенными бункером сырого топлива с питателем, вертикальной сушильной шахтой, верхняя часть которой соединена патрубком с течкой питателя и газоходом с топкой котла, и МВ, подключенной пылепроводом к горелкам. Горелки размещены над выступом, верхний скат которого установлен под углом к горизонту, превышающим угол естественного откоса топлива, а газоход выполнен в виде усеченной пирамиды и подключен к топке меньшим основанием и спутно верхнему скату выступа, а большим основанием - к верхней части сушильной шахты. Течка питателя снабжена дополнительным патрубком, подключенным к средней части газохода и перекидным шибером, установленным между основным и дополнительным патрубками течки, а экраны холодной воронки снабжены защитным покрытием из материала с коэффициентом внешнего трения к топливу, превышающим этот коэффициент для экранных труб без покрытия, причем выступ выполнен из того же материала, к горелкам подведены воздуховоды и сопла нижнего дутья подключены к воздуховоду [3]. Прототипу присущи недостаточные надежность и экономичность работы и снижение эффективности подавления образования оксидов азота при снижении загрузки вихревой зоны топливом по условиям нагрузки котла. A prototype of the invention is a boiler unit comprising a boiler with a prismatic, shielded, gas-tight furnace equipped with a cold funnel, in the mouth of which an air nozzle is placed along the front ramp, and with coal-dust burners and a protrusion having an upper inclined ramp, and a dust preparation system equipped with sequentially located raw fuel hopper with a feeder, a vertical drying shaft, the upper part of which is connected by a pipe with a feeder estrus and a gas duct with t pkoy boiler and CF pyleprovodom connected to the burners. The burners are placed above the protrusion, the upper slope of which is installed at an angle to the horizon that exceeds the angle of repose of the fuel, and the gas duct is made in the form of a truncated pyramid and is connected to the furnace with a smaller base and tangentially to the upper slope of the protrusion, and with a large base to the upper part of the drying shaft. The feeder’s flow is equipped with an additional pipe connected to the middle part of the gas duct and a slide gate installed between the main and additional heat pipes, and the screens of the cold funnel are provided with a protective coating of material with an external friction coefficient to the fuel exceeding this coefficient for unscreened pipe pipes, and the protrusion made of the same material, air ducts are connected to the burners and lower blast nozzles are connected to the air duct [3]. The prototype is characterized by inadequate reliability and economy of operation and a decrease in the efficiency of suppressing the formation of nitrogen oxides while reducing the loading of the vortex zone by fuel under the conditions of the boiler load.

Отсутствие организованного подвода к корню факела горящих частиц топлива при их выносе из вихревой зоны в факельную снижает эффективность воспламенения пыли и догорания топлива в топке и формирует недожог. Крупные фракции топлива имеют низкую экспозицию сушки в наклонном газоходе переменного сечения, что приводит к необходимости увеличения кратности циркуляции, скорости движения и времени пребывания частиц топлива в вихревой зоне, снижает ее тепловую производительность и вызывает повышенный абразивный износ защитного покрытия и боковых экpанов холодной воронки, а также ее шлакование из-за отсутствия эффективного регулирования пирометрического уровня в последней. The lack of an organized supply of burning fuel particles to the torch root during their removal from the vortex zone to the flare zone reduces the efficiency of dust ignition and burning of fuel in the furnace and forms an underburn. Large fractions of fuel have a low drying exposure in an inclined gas duct of variable cross section, which leads to the need to increase the circulation rate, speed and residence time of fuel particles in the vortex zone, reduces its thermal performance and causes increased abrasive wear of the protective coating and side screens of the cold funnel, and also its slagging due to the lack of effective regulation of the pyrometric level in the latter.

Целью изобретения является повышение надежности, экономичности работы котельного агрегата и эффективности подавления образования токсичных оксидов азота в широком диапазоне нагрузок котла. The aim of the invention is to increase the reliability, efficiency of the boiler unit and the efficiency of suppressing the formation of toxic nitrogen oxides in a wide range of boiler loads.

Это достигается тем, что в котельном агрегате, содержащем котел с призматической экранированной и газоплотной топкой, снабженной холодной воронкой, в устье которой вдоль ската размещены воздушные сопла нижнего дутья, а экраны снабжены защитным покрытием, и пылеугольными горелками, расположенными на фронтовой стене над выступом, верхний скат которого установлен под углом к горизонту, превышающим угол естественного откоса топлива, и систему пылеприготовления, снабженную последовательно расположенными бункером сырого топлива с питателем и течкой, а также вертикальной сушильной шахтой, соединенной наклонным газоходом, выполненным в виде усеченной пирамиды, с топкой котла через газозаборное окно и спутно верхнему скату выступа и мельницей, подключенной пылепроводом к горелкам топки, дополнительно пылеугольные горелки сгруппированы в пары и выполнены вихревыми с противоположным направлением крутки в каждой паре, котел снабжен как минимум двумя системами пылеприготовления, а сушильная шахта каждой из них выполнена в виде пневмотрубы переменного сечения, увеличивающегося снизу вверх, и подключена нижней частью к течке, верхним большим основанием - к всасывающему патрубку мельницы, а нижним меньшим основанием к меньшему основанию газохода, причем угол наклона нижней стенки газохода не превышает угол естественного откоса сырого топлива, но не менее угла естественного откоса для кpупных фракций топлива в воздушно-сухом состоянии, к всасывающему патрубку мельницы подключен воздуховод горячего воздуха, снабженный газоплотным запорным органом, а на пылепроводе установлена заслонка. Выступ снабжен нижним скатом аэродинамической формы. Воздушные сопла нижнего дутья могут быть направлены вдоль заднего ската холодной воронки, над которым по ширине задней стены топки могут быть установлены поярусно и параллельно в рядах дополнительные побудительные сопла, имеющие различные выходные сечения в ярусах, увеличивающиеся от нижнего яруса к верхнему и размещенные в рядах равномерно, но с интервалом в серединной зоне, имеющим ширину не менее величины межгорелочного пространства, но не превышающим межосевого расстояния пары горелок, причем побудительные сопла верхнего яруса направлены по касательной к условному продолжению нижнего ската выступа, а газозаборные окна систем пылеприготовления расположены со смещением к соответствующим боковым экранам топки, причем воздушные сопла нижнего дутья могут быть размещены равномерно по ширине устья холодной воронки и снабжены дополнительными каналами с меньшими выходными сечениями, сообщенными с трубопроводом частично охлажденных дымовых газов рециркуляции и воздуховодом, соединенными между собой перемычкой, снабженной запорно-регулирующими органами на участке подключения сопл, а побудительные сопла могут быть подключены поярусно к воздуховоду и трубопроводу газов рециркуляции и снабжены запорными органами на ярусах. This is achieved by the fact that in a boiler unit containing a boiler with a prismatic shielded and gas-tight furnace equipped with a cold funnel, in the mouth of which there are lower blast air nozzles along the ramp, and the screens are provided with a protective coating, and dust-burners located on the front wall above the protrusion, the upper slope of which is installed at an angle to the horizon exceeding the angle of repose of the fuel, and a dust preparation system equipped with a sequentially located raw fuel hopper with a feeder m and estrus, as well as a vertical drying shaft, connected by an inclined gas duct made in the form of a truncated pyramid, with a boiler furnace through a gas intake window and tangentially to the upper ramp of the protrusion and a mill connected by a dust pipe to the furnace burners, additionally coal-dust burners are grouped in pairs and made vortex with in the opposite direction of twist in each pair, the boiler is equipped with at least two dust preparation systems, and the drying shaft of each of them is made in the form of a pneumotube of variable cross section, increasing bottom up, and connected with the lower part to the estrus, the upper large base to the suction pipe of the mill, and the lower smaller base to the smaller base of the duct, moreover, the angle of inclination of the bottom wall of the duct does not exceed the angle of repose of raw fuel, but not less than the angle of repose for large fractions of fuel in an air-dry state, a hot air duct connected to a gas tight shut-off element is connected to the suction pipe of the mill, and a damper is installed on the dust pipe. The protrusion is equipped with a lower aerodynamic ramp. The lower blast air nozzles can be directed along the rear ramp of the cold funnel, above which, along the width of the back wall of the furnace, additional induction nozzles can be installed in tiers and parallel in rows, having different output sections in tiers, increasing from the lower tier to the upper tier and placed uniformly in rows , but with an interval in the middle zone having a width of not less than the inter-burner space, but not exceeding the interaxal distance of a pair of burners, and the incentive nozzles of the upper tier are tangent to the conditional extension of the lower slope of the protrusion, and the gas intake windows of the dust preparation systems are displaced to the corresponding side screens of the furnace, and the air nozzles of the lower blast can be placed uniformly along the width of the mouth of the cold funnel and provided with additional channels with smaller outlet sections communicated with the pipeline partially cooled flue gas recirculation and air duct interconnected by a jumper equipped with shut-off and regulating bodies in the area Connections of nozzles, and motive nozzles can be connected in tiers to the air duct and the recirculation gas pipeline and are equipped with locking bodies on the tiers.

На фиг. 1 схематично изображен продольный разрез котельного агрегата; на фиг. 2 и 3 - соответственно виды на фронтовую и заднюю стены из топки; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 5 и 6 - виды на фронтовую и заднюю стены из топки с двухсветным экраном для котельного агрегата повышенной мощности. In FIG. 1 schematically shows a longitudinal section of a boiler unit; in FIG. 2 and 3 - respectively, views of the front and rear walls of the furnace; in FIG. 4 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 5 and 6 - views of the front and rear walls from the firebox with a double-screen for a boiler unit of increased power.

Котельный агрегат содержит котел 1 с призматической, экранированной и газоплотной топкой 2, снабженной холодной воронкой 3 с фронтовым 4 и задним скатами 5, имеющими защитное покрытие 6, и пылеугольными вихревыми горелками 7, сгруппированными в пары с противоположным направлением крутки в каждой паре (обозначено стрелками на фиг. 2 и 5) и расположенными на фронтовой стене 8 топки 2 над выступом 9, установленным над фронтовым скатом 4 воронки 3, по ширине устья 10 которой размещены равномерно и направлены вдоль заднего ската 5 воздушные сопла 11 нижнего дутья, снабженные дополнительными каналами 12 с меньшими выходными сечениями. Котельный агрегат оборудован как минимум двумя идентичными системами пылеприготовления, каждая из которых снабжена (на фиг. 1 показана одна из пылесистем) последовательно расположенными бункером 13 сырого топлива, питателем 14 с течкой 15 и сушильной шахтой 16, выполненной в виде вертикальной пневмотрубы переменного сечения, увеличивающегося снизу вверх, и подключенной нижней частью к течке 15, верхним большим основанием 17 - к всасывающему патрубку мельницы 18, а нижним меньшим основанием 19 - к меньшему основанию 20 наклонного газохода 21, выполненного в виде усеченной пирамиды и сообщенного большим основанием 22 с топкой 2 котла 1 через газозаборное окно 23 спутно верхнему скату 24 выступа 9, установленного под углом к горизонту, превышающим угол естественного откоса топлива. Угол наклона нижней стенки 25 газохода 21 не превышает угол естественного откоса полифракционного сырого топлива, но не менее угла естественного откоса для крупных фракций топлива в воздушно-сухом состоянии. Выходной патрубок мельницы 18 подключен пылепроводом 26 к горелке 7, а на пылепроводе 26 между мельницей 18 и горелкой 7 установлена заслонка 27. Выступ 9 снабжен нижним скатом 28 аэродинамической формы, обеспечивающей формирование горизонтального вихревого потока в холодной воронке 3, условные цилиндры 29 которого имеют наибольший диаметр при номинальной нагрузке котла (с максимальным расчетным расходом топлива в холодную воронку 3 и соответствующих скоростных характеристиках потоков, выходящих из сопл), а над задним скатом 5 воронки 3 по ширине задней стены 30 топки 2 (фиг. 3 и 6) установлены пояpусно и параллельно в рядах 31, 32 и 33 дополнительные побудительные сопла 34, имеющие различные выходные сечения в ярусах 31-33, увеличивающиеся от нижнего яруса 31 к верхнему 33 и размещенные в рядах равномерно, кроме зон 35, соответствующих по расположению на задней стене 30 топки 2, межгорелочным пространствам 36 между парами горелок 7 на фронтовой стене 8 топки 2 (фиг. 2 и 5). При этом сопла 34 верхнего яруса 33 направлены по условному продолжению нижнего ската 28 выступа 9, ширина L каждой зоны 35 - не менее величины межгорелочного пространства L_мг 36, но не превышает межосевого расстояния L_мо пары горелок 7, т. е. L_мг ≅L ≅L_мо. Газозаборные окна 23 пылесистем расположены со смещением в зону около боковых экранов 37, 44, ограничивающих топку 2 или каждую из полутопок (фиг. 5). Дополнительные каналы 12 сообщены с трубопроводом 38 частично охлажденных дымовых газов рециркуляции, а сопла 11 - с воздуховодом 39 при помощи дополнительных трубопроводов-перемычек 40 и снабжены запорно-регулирующими органами 41 на участках подключения сопл 11 и 12. Побудительные сопла 34 подключены поярусно к воздуховоду 39 и трубопроводу 38 газов рециркуляции и снабжены запорными органами 42 на ярусах 31-33. К всасывающему патрубку мельницы 18, в качестве которой может быть применен мельничный вентилятор, подключен воздуховод 39, снабженный газоплотным запорным органом 43. В котельном агрегате (фиг. 5 и 6) объем топки 2 разделен на две полутопки двухсветным экраном 44.The boiler unit contains a boiler 1 with a prismatic, shielded and gas-tight furnace 2, equipped with a cold funnel 3 with front 4 and rear slopes 5, which have a protective coating 6, and pulverized coal vortex burners 7, grouped in pairs with the opposite direction of the twist in each pair (indicated by arrows in Fig. 2 and 5) and located on the front wall 8 of the furnace 2 above the protrusion 9, mounted above the front slope 4 of the funnel 3, the width of the mouth 10 of which is evenly distributed and directed along the rear slope 5 of the air nozzle 11 lower th blast equipped with additional channels 12 with smaller output sections. The boiler unit is equipped with at least two identical dust preparation systems, each of which is equipped (in FIG. 1, one of the dust systems) with a raw fuel hopper 13 arranged in series, a feeder 14 with estrus 15 and a drying shaft 16 made in the form of a vertical pneumotube of variable cross section, increasing from bottom to top, and the lower part connected to the estrus 15, the upper large base 17 to the suction nozzle of the mill 18, and the lower smaller base 19 to the smaller base 20 of the inclined duct 21, made nnogo in the form of a truncated pyramid and reported large base 22 to the furnace 2 of the boiler 1 through the window 23 gazozabornoe cocurrent upper ramp 24 of the flange 9 set at an angle to the horizontal greater than the angle of repose of the fuel. The angle of inclination of the bottom wall 25 of the duct 21 does not exceed the angle of repose of polyfraction crude fuel, but not less than the angle of repose for large fractions of fuel in an air-dry state. The outlet pipe of the mill 18 is connected by a dust pipe 26 to the burner 7, and a shutter 27 is installed on the dust pipe 26 between the mill 18 and the burner 7. The protrusion 9 is provided with a lower ramp 28 of aerodynamic shape, which ensures the formation of a horizontal vortex flow in a cold funnel 3, the conditional cylinders 29 of which have the largest the diameter at the rated load of the boiler (with the maximum estimated fuel consumption in the cold funnel 3 and the corresponding speed characteristics of the flows exiting the nozzles), and above the rear ramp 5 funnels 3 in width the back wall 30 of the furnace 2 (FIGS. 3 and 6) is installed belt-wise and parallel in rows 31, 32 and 33 with additional motive nozzles 34 having different output sections in tiers 31-33, increasing from the lower tier 31 to the upper 33 and placed in rows evenly, except for the zones 35, corresponding to the location on the rear wall 30 of the furnace 2, inter-burner spaces 36 between the pairs of burners 7 on the front wall 8 of the furnace 2 (Fig. 2 and 5). Moreover, the nozzles 34 of the upper tier 33 are directed along the conditional continuation of the lower slope 28 of the protrusion 9, the width L of each zone 35 is not less than the inter-burn space L _mg 36, but does not exceed the interaxal distance L _{mo of the} pair of burners 7, i.e., L _mg ≅ L ≅ L _mo . The gas intake windows 23 of the dust systems are displaced into the zone near the side shields 37, 44 defining the furnace 2 or each of the half-tubes (Fig. 5). Additional channels 12 are in communication with the pipeline 38 of partially cooled recirculation flue gases, and the nozzles 11 are connected to the air duct 39 by means of additional jumper pipelines 40 and are equipped with shut-off-regulating bodies 41 at the nozzle connecting sections 11 and 12. The motive nozzles 34 are connected in a belt fashion to the air duct 39 and a pipe 38 of recirculation gases and are equipped with shut-off bodies 42 on tiers 31-33. To the suction nozzle of the mill 18, which can be used as a mill fan, an air duct 39 is connected, equipped with a gas tight shut-off element 43. In the boiler unit (Figs. 5 and 6), the volume of the furnace 2 is divided into two half-burners by a double-light screen 44.

Котельный агрегат работает следующим образом. The boiler unit operates as follows.

Полифракционное сырое топливо (уголь, торф) из бункера 13 питателем по течке 15 поступает в нижнюю часть вертикальной сушильной шахты 16, в которую встречно поступающему топливу по газоходу 21 разрежением, создаваемым мельницей 18 (мельничным вентилятором), подводятся высокотемпературные инертные газы (сушильный агент), отбираемые из топки 2 через газообразные окна 23. В наименьших сечениях 19 и 20 шахты 16 и газохода 21 при наибольшей скорости сушильного агента поступившее полифракционное топливо пофракционно разделяется по скоростям витания его частиц. Основная его часть, состоящая из мелких и средних фракций, отвеивается, проходит в зоне разделения кратковременную сушку в мягком режиме сушильным агентом, частично охлажденным в газоходе 21, а затем разгоняется и выносится в сушильную шахту 16, в которой при уменьшении скорости по высоте восходящего потока сушильного агента подсушивается и измельчается при многократном возвратно-поступательном движении частиц топлива в процессе аэрофонтанной сушки. Частицы топлива, потерявшие массу, скорость витания которых становится меньше наименьшей скорости сушильного агента в верхнем (большем) сечении 17 шахты 16 поступают через всасывающий патрубок в мельницу 18 (мельничный вентилятор), в которой доизмельчаются, а затем по пылепроводу 26 готовая пыль транспортируется сушильным агентом к вихревой пылеугольной горелке 7, к которой также из воздуховода 39 подведен горячий воздух. Ко второй горелке 7 этой же пары также подводится готовая пыль от второй индивидуальной системы пылеприготовления, идентичной первой. При совместной работе пары вихревых горелок 7 с противоположным направлением закрученных потоков пылевоздушной смеси, выходящих из них, в объеме топки 2 над выступом 9 формируется факельная зона сжигания пыли, характеризующаяся сложением тангенциальных составляющих скоростей вихревых потоков в межосевом пространстве пары горелок 7 и пониженным вследствие этого давлением с образованием интенсивного восходящего потока между горелками 7, чем обеспечивается целенаправленный подвод продуктов сгорания из холодной воронки 3. Этот эффект "аддитивности" достигает максимума между горелками 7 в их приосевых зонах с резким нарастанием, а в пространстве между образующими вихревых потоков носит постоянный характер. На участках, прилегающих снаружи от осей пары горелок 7 эффект "аддитивности" отсутствует, а направление векторов тангенциальных составляющих скоростей изменяется на противоположное, т. е. вниз. Расход сушильного агента в пылесистему в зависимости от загрузки последней топливом и его характеристик (начальной влажности и фракционного состава) изменяют прикрытием регулирующей заслонки 27. Дополнительно для повышения экономичности и надежности в широком диапазоне регулирования вытеснение высокотемпературного сушильного агента производят присадкой горячего воздуха из воздуховода 39 открытием газоплотного запорного органа 43. Кроме регулирования сушильной производительности пылесистем изменением расхода и скорости сушильного агента в нижней части шахты 16 запорно-регулирующими органами 27 и 43 влияют на процесс пофракционного разделения сырого топлива, за счет чего перераспределяют массовые части разделенного топлива для оптимизации топочного процесса. Выполнение органа 43 газоплотным предложено для повышения надежности и экономичности по условиям взрывобезопасности и максимального использования потенциала инертного сушильного агента. Крупные фракции, отделенные от всей массы поступившего сырого топлива, скорость витания которых больше наибольшей скорости сушильного агента в меньшем основании 19 шахты 16, частично потеряв влагу в процессе пофракционного разделения под действием гравитационных сил поступают на нижнюю стенку 25 газохода 21 и вследствие установки стенки 25 под углом не менее угла естественного откоса для крупных фракций топлива в воздушно-сухом состоянии, образуют на ней слой, непрерывно сползающий в направлении к выходу из газохода 21 в топку 2 через газозаборное окно 23 с сушкой в противотоке отбираемым из топки 2 сушильным агентом. Пределы выбора угла установки стенки 25 к горизонту определяются увеличенной экспозицией сушки крупных фракций топлива и ограничены преимущественным их выходом из газохода 21 в топку 2. При этом часть крупных фракций, потерявших в процессе подсушки массу настолько, что скорость их витания становится меньше наименьшей скорости сушильного агента в большем сечении 22 газохода 21, выносится потоком сушильного агента из газохода 21 обратно в сушильную шахту 16 и проходит в ней процессы, описанные выше, другая часть более тяжелых крупных фракций топлива, под действием гравитационных сил через газозаборные окна 23 у боковых экранных поверхностей 37 поступает на верхний скат 24 выступа 9, по которому частично подсушенные в газоходе 21 крупные частицы топлива скатываются в холодную воронку 3 и попадают в горизонтальный вихрь (условный цилиндр 29), сформированный взаимодействием потоков, выходящих из сопл 11, каналов 12 и побудительных сопл 34 друг с другом, со скатом 5 воронки 3 и стеной 30 топки 2, нижним скатом 28 выступа 9 и фронтовым скатом 4 воронки 3. Вследствие отсутствия дополнительных побудительных сопл 34 в зонах 35 при равномерном размещении сопл 11 нижнего дутья по ширине устья 10 холодной воронки 3 в последней формируется зона вихревого сжигания, состоящая из нескольких параллельных (по ширине) горизонтальных вихрей, разделенных безвихревыми зонами подъемного движения, инициируемых соплами 11 с каналами 12. Крупные частицы топлива, поступившие в вихревые потоки, примыкающие к боковым экранам 34, 44 топки 2, в процессе многократной циркуляции подсушиваются, измельчаются и частично сгорают в присутствии воздуха, подведенного в зону по соплам 11 и 34, в количестве, ограниченном недостатком воздуха по сравнению с теоретически необходимым объемом для полного сгорания поступающего в зону топлива (т. е. α<1,0). По мере потери массы в процессе выгорания, более легкие частицы топлива перемещаются под действием центробежных сил в приосевые области вихревых потоков и одновременно продвигаются в последних от боковых экранов 44, 37 к безвихревой зоне подъемного движения в средней части воронки 3, откуда за счет подсоса, создаваемого эффектом "аддитивности" в межгорелочных пространствах пар горелок 7, горящие частицы топлива и газообразные высокотемпературные продукты сгорания направленно поступают в факельную зону, инициируют и стабилизируют воспламенение в корне факела, а с другой стороны сами быстро и полностью догорают при повышенном α>1,0) избытке воздуха, подведенного горелками 7, и относительно высоком пирометрическом уровне в факельной зоне. Этим реализуется двухстадийное сжигание топлива в топке 2, причем необходимые скоростные характеристики потоков по условиям надежности вихреобразования одновременно с ограничением расхода воздуха, подведенного соплами 11 и 34 по условию α<1,0, создают дополнительным подводом в каналы 12 и сопла 34 частично охлажденных дымовых газов рециркуляции из трубопровода 38 в регулируемом соотношении с горячим воздухом, подведенным из воздуховода 39, определяемом положением запорно-регулирующих органов 41 и 42 соответственно. При этом обеспечивается более эффективное подавление токсичных оксидов азота в рабочем диапазоне нагрузок котла, вследствие независимости расхода воздуха в вихревую зону от скоростных характеристик потоков, а, кроме того, предотвращается шлакование вихревой зоны за счет одновременного регулирования температурного режима в вихревой зоне. При частичных нагрузках котла 1 и пониженном расходе топлива в вихревую зону ее размер (диаметр) сокращается (см. поз.29, фиг. 1), так как снижаются необходимые энергии потоков, инициирующих вихреобразование. Соответственно могут быть сокращены расходы воздуха и газов рециркуляции с экономией энергозатрат, однако скоростные характеристики потоков, определяемые скоростью витания частиц топлива, т. е. фракционным составом (не зависящим от нагрузки), должны сохраняться постоянными. Поэтому экономичная работа котельного агрегата при частичных нагрузках обеспечена установкой дополнительных каналов 12, имеющих меньшие выходные сечения, чем сопла 11 с многоярусной в рядах 31...33 установкой сопл 34 с уменьшающимися выходными сечениями от верхнего 33 к нижнему ряду 31. Взаимным перераспределением объемных расходов (воздуха и газов) между соплами нижнего дутья 11 и каналами 12 и дополнительными соплами 34 регулируется кратность циркуляции частиц топлива, время их пребывания в вихревых потоках и степень выгорания, в результате чего обеспечивается оптимальный топочный процесс с минимальными тепловыми потерями от мехнедожога и уходящими газами. Таким образом преимуществами котельного агрегата является повышение надежности, экономичности и эффективности подавления образования токсичных оксидов азота в широком диапазоне нагрузок котла. Polyfractional raw fuel (coal, peat) from the hopper 13 is fed by a feed 15 to the lower part of the vertical drying shaft 16, into which high-temperature inert gases (drying agent) are fed to the incoming fuel through the duct 21 by the vacuum created by the mill 18 (mill fan) taken from the furnace 2 through the gaseous windows 23. In the smallest sections 19 and 20 of the shaft 16 and the duct 21 at the highest speed of the drying agent, the incoming multifractional fuel is fractionally divided by its speed particles. Its main part, consisting of small and medium fractions, otveivaetsya, passes in the separation zone for short-term drying in a mild mode with a drying agent, partially cooled in the duct 21, and then accelerates and is carried out into the drying shaft 16, in which, with decreasing speed along the height of the upward flow the drying agent is dried and ground during multiple reciprocating movements of the fuel particles in the process of aerial drying. Particles of fuel that have lost mass, the speed of which becomes less than the lowest speed of the drying agent in the upper (larger) section 17 of the shaft 16, enter through the suction pipe into the mill 18 (mill fan), in which they are refined, and then the finished dust is transported through the dust pipe 26 by the drying agent to the vortex pulverized coal burner 7, to which hot air is also supplied from the duct 39. Ready dust from the second individual dust preparation system identical to the first is also fed to the second burner 7 of the same pair. During the joint operation of a pair of vortex burners 7 with the opposite direction of the swirling flows of the dust-air mixture emerging from them, a flare zone of dust combustion is formed in the volume of the furnace 2 above the protrusion 9, characterized by the addition of the tangential components of the velocities of the vortex flows in the axial space of the pair of burners 7 and the pressure reduced with the formation of an intense upward flow between the burners 7, which ensures a targeted supply of combustion products from a cold funnel 3. This effect is hell itivnosti "reaches a maximum between the burners 7 in their near-axial zones with a sharp increase, and the space is an ongoing vortex flows between the generators. In areas adjacent to the outside of the axis of the pair of burners 7, the effect of "additivity" is absent, and the direction of the vectors of the tangential velocity components is reversed, that is, down. The consumption of the drying agent in the dust system, depending on the charge of the last fuel and its characteristics (initial moisture and fractional composition), is changed by covering the control flap 27. Additionally, to increase the economy and reliability in a wide control range, the high-temperature drying agent is displaced by adding hot air from duct 39 by opening the gas tight locking body 43. In addition to regulating the drying performance of dust systems by changing the flow rate and speed of the drying agent in the lower part of the mine 16 shut-off regulatory bodies 27 and 43 affect the process of fractional separation of crude fuel, due to which redistribute the mass parts of the separated fuel to optimize the combustion process. The implementation of the gas-tight body 43 is proposed to increase reliability and efficiency in terms of explosion safety and maximize the use of the potential of an inert drying agent. Large fractions, separated from the entire mass of incoming crude fuel, the speed of which is greater than the highest speed of the drying agent in the smaller base 19 of the shaft 16, partially losing moisture in the process of fractional separation under the influence of gravitational forces, enter the lower wall 25 of the duct 21 and due to the installation of the wall 25 under angle not less than the angle of repose for large fractions of fuel in an air-dry state, form a layer on it, continuously sliding in the direction towards the exit from the gas duct 21 to the furnace 2 through the gas intake A window 23 with drying in countercurrent drying agent selected from the furnace 2. The limits of the choice of the angle of installation of the wall 25 to the horizon are determined by the increased exposure of the drying of large fractions of the fuel and are limited by their predominant exit from the gas duct 21 to the furnace 2. Moreover, some of the large fractions that have lost mass during the drying process so that their soaring speed becomes less than the lowest drying agent in a larger section 22 of the duct 21, is carried out by the flow of the drying agent from the duct 21 back to the drying shaft 16 and the processes described above take place in it, another part of the heavier coarse fractions livia, under the influence of gravitational forces, through the gas intake windows 23 at the lateral screen surfaces 37 it enters the upper ramp 24 of the protrusion 9, through which large particles of fuel partially dried in the duct 21 roll into a cold funnel 3 and fall into a horizontal vortex (conditional cylinder 29), formed the interaction of the flows emerging from the nozzles 11, channels 12 and motive nozzles 34 with each other, with a ramp 5 funnel 3 and a wall 30 of the furnace 2, the lower ramp 28 of the protrusion 9 and the front ramp 4 funnels 3. Due to the lack of additional will of nozzles 34 in zones 35 with uniform distribution of nozzles 11 of the lower blast across the width of the mouth 10 of the cold funnel 3, the vortex burning zone is formed in the latter, consisting of several parallel (in width) horizontal vortices separated by vortex-free lifting zones initiated by nozzles 11 with channels 12 . Large particles of fuel entering the vortex flows adjacent to the side screens 34, 44 of the furnace 2, in the process of repeated circulation are dried, crushed and partially burned in the presence of air supplied to the zone nozzles 11 and 34, in an amount limited by the lack of air compared with the theoretically necessary volume for complete combustion of the fuel entering the zone (i.e. E. α <1.0). As mass is lost during the burnout, lighter fuel particles move under the action of centrifugal forces in the axial regions of the vortex flows and simultaneously move in the latter from the side screens 44, 37 to the vortex-free zone of lifting movement in the middle of the funnel 3, whence due to the suction created the “additivity” effect in the inter-burn spaces of the pairs of burners 7, burning fuel particles and gaseous high-temperature combustion products directed into the flare zone, initiate and stabilize the ignition The variation at the root of the torch, and on the other hand, themselves quickly and completely burn out with an increased α> 1.0) excess of air supplied by the burners 7 and a relatively high pyrometric level in the torch zone. This implements a two-stage combustion of fuel in the furnace 2, and the necessary speed characteristics of the flows under the conditions of vortex reliability simultaneously with the restriction of the air flow supplied by nozzles 11 and 34 under the condition α <1.0 create an additional supply of partially cooled flue gases to the channels 12 and nozzles 34 recirculation from the pipe 38 in an adjustable ratio with the hot air supplied from the duct 39, determined by the position of the locking and regulating bodies 41 and 42, respectively. This provides a more effective suppression of toxic nitrogen oxides in the operating range of the boiler loads, due to the independence of air flow into the vortex zone from the flow velocity characteristics, and, in addition, slagging of the vortex zone is prevented due to the simultaneous regulation of the temperature regime in the vortex zone. With partial loads of the boiler 1 and a reduced fuel consumption in the vortex zone, its size (diameter) is reduced (see pos. 29, Fig. 1), since the required energy of the flows initiating vortex reduction is reduced. Accordingly, air and recirculation gases can be reduced with energy savings, however, the speed characteristics of the flows, determined by the rate of movement of fuel particles, i.e., the fractional composition (independent of the load), must be kept constant. Therefore, the economical operation of the boiler unit at partial loads is ensured by the installation of additional channels 12 having smaller output sections than nozzles 11 with multi-tier in rows 31 ... 33 installation of nozzles 34 with decreasing output sections from upper 33 to lower row 31. Mutual redistribution of volumetric expenses (air and gases) between the nozzles of the lower blast 11 and the channels 12 and additional nozzles 34, the multiplicity of circulation of the fuel particles, their residence time in the vortex flows and the degree of burnout are regulated, as a result of which o An optimal combustion process is ensured with minimal heat loss from the mechanical burn and flue gases. Thus, the advantages of the boiler unit are to increase the reliability, efficiency and effectiveness of suppressing the formation of toxic nitrogen oxides in a wide range of boiler loads.

Реализация объекта изобретения возможна преимущественно при разработке перспективных экологически чистых котельных агрегатов для высоковлажных полифракционных топлив (бурые угли, фрезерный торф, сланец, лигниты, отходы производства), а также при реконструкции находящихся в эксплуатации котельных агрегатов тепловых электростанций и промышленных котельных. The implementation of the object of the invention is possible mainly in the development of promising environmentally friendly boiler units for high-moisture poly-fractional fuels (brown coal, milled peat, slate, lignite, production waste), as well as in the reconstruction of boiler units of thermal power plants and industrial boiler rooms in operation.

Claims

1. BOILER UNIT, containing a boiler with a prismatic, shielded and gas-tight firebox, framed by screens and equipped with a cold funnel with air nozzles of the lower blast placed along its ramp, and pulverized coal burners mounted on the front screen above the protrusion, the upper ramp of which is located at an angle to the horizontal exceeding the angle of repose of the fuel, and a dust preparation system equipped with sequentially arranged raw fuel hopper with feeder and estrus, as well as a vertical drying shaft connected to the combustion chamber gas intake window using an inclined gas duct made in the form of a truncated pyramid and mating with the upper projection ramp, and a mill connected by a dust pipe to the furnace burners, characterized in that, in order to increase the reliability, economy and efficiency of suppressing the process of formation of toxic oxides nitrogen in a wide range of loads, it is equipped with at least one additional dust preparation system, similar to the first one, coal-dust burners are grouped in pairs and made vortex with in the opposite direction of twist in each pair, moreover, in each dust preparation system, the drying shaft is made in the form of a pneumotube of variable section, increasing from bottom to top, and connected with the lower part to the heat of its hopper, from the upper larger base to the suction pipe of the mill and the lower smaller base to smaller base of the flue, and the angle of inclination of the bottom wall of the flue does not exceed the angle of repose of raw fuel, but not less than the angle of repose for large fractions of fuel in the air in a dry state, the suction pipe of the mill is additionally connected to the hot air duct, equipped with a gas tight shutoff element, and a damper is installed on the dust pipe between the mill and the burner.

2. The assembly according to claim 1, characterized in that the air nozzles of the lower blast are directed along the rear slope of the cold funnel, over which, along the width of the back wall of the furnace, additionally nozzle nozzles are installed, parallel to the rows, having different output sections in tiers, increasing from the lower tier to the top, and placed in rows evenly, but with an interval in the middle zone, having a width of not less than the inter-burner space, but not more than the interaxal distance of a pair of burners, and the upper nozzles Stage directed tangentially to the conditional continuation of the lower slope protrusion, and each window gazozabornye pulverization system are arranged offset to the respective lateral furnace screen.

3. The unit according to claims 1 and 2, characterized in that the air nozzles of the lower blast are evenly spaced along the width of the mouth of the cold funnel and are provided with additional channels with smaller output sections, while the nozzles and channels are connected by jumpers to the duct and the partially cooled recirculation flue gas pipe accordingly, in the areas where they are connected, they are equipped with shut-off-regulating bodies, and additional motive nozzles are connected in tiers to the duct and the recirculation gas pipeline and are equipped with shut-off bodies mi on tiers.