RU2794290C1 - Device for burning suspension fuels - Google Patents
Device for burning suspension fuels Download PDFInfo
- Publication number
- RU2794290C1 RU2794290C1 RU2022113994A RU2022113994A RU2794290C1 RU 2794290 C1 RU2794290 C1 RU 2794290C1 RU 2022113994 A RU2022113994 A RU 2022113994A RU 2022113994 A RU2022113994 A RU 2022113994A RU 2794290 C1 RU2794290 C1 RU 2794290C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- combustion chamber
- ash
- fuel
- nozzle
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 239000000725 suspension Substances 0.000 title abstract description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 61
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 7
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102220579497 Macrophage scavenger receptor types I and II_F23C_mutation Human genes 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 2
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для сжигания жидкого, в том числе, водоугольного топлива (ВУТ) в различных котельных установках промышленной теплоэнергетики, жилищно-коммунального хозяйства и других теплогенерирующих системах.The invention relates to devices for burning liquid, including water-coal fuel (VUT) in various boiler plants for industrial heat power, housing and communal services and other heat generating systems.
Технология сжигания угля в виде ВУТ открывает возможность использования в теплоэнергетике низкосортных углей и угольных отходов. Однако калорийность таких суспензий невысока и, как показывает опыт [Алексеенко С.В., Мальцев Л.И. и др. Результаты опытно-эксплуатационного сжигания водоугольного топлива в водогрейном котле малой мощности // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2017. - Т. 328. №12. - С. 16-28], наиболее успешные результаты получают лишь в тех случаях, когда сжигание ВУТ производят в топочных камерах при достаточно высоких температурах.The technology of coal combustion in the form of CWF opens up the possibility of using low-grade coal and coal waste in thermal power engineering. However, the calorie content of such suspensions is low and, as experience shows [Alekseenko S.V., Maltsev L.I. et al. Results of experimental and operational combustion of water-coal fuel in a low-capacity water-heating boiler. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Engineering of georesources. - 2017. - T. 328. No. 12. - S. 16-28], the most successful results are obtained only in cases where the combustion of CWF is carried out in combustion chambers at sufficiently high temperatures.
Известно топочное устройство для сжигания водоугольного топлива [RU 2518754, 29.08.2012, МПК F23C 3/00, F23J 1/02], включающее футерованную камеру сгорания с топливными форсунками, дутьевыми соплами с касательной подачей окислителя и центральной огнеупорной вставкой и экранированную кипятильными трубами камеру охлаждения с конвективным пучком труб, сообщающиеся между собой посредством газоперепускных окон. В нижней части топочного устройства по центру камеры сгорания установлен золоуловитель, выполненный в форме воронки, и камера золошлакоудаления в форме цилиндра диаметром, большим диаметра горловины воронки золоуловителя в 2 раза и более с открытым нижним торцом, погруженным в воду, наполняющую установленную ниже ванну с одной наклонной стенкой, над дном и наклонной стенкой которой смонтирован скребковый транспортер удаления золы и шлаков, при этом камера золошлакоудаления соединена с камерой сгорания трубопроводом с встроенным вентилятором, а перед вентилятором дополнительно установлен теплообменник.Known combustion device for the combustion of coal-water fuel [RU 2518754, 29.08.2012, IPC
Наиболее близким решением является котел для сжигания суспензионных топлив [RU 2766244, 15.06.2021, F23C 3/00], содержащий камеру сгорания и камеру дожигания топлива и охлаждения дымовых газов. Камера сгорания выполнена в форме параллелепипеда с куполообразной верхней границей, на противоположных боковых стенках смонтированы топливные пневматические форсунки и дутьевые сопла, в нижней части камеры сжигания установлен золоуловитель в форме воронки, ниже золоуловителя установлена камера золошлакоудаления, соединенная с камерой сгорания трубопроводом с встроенным вентилятором. Камера дожигания топлива и охлаждения дымовых газов выполнена в виде двух и более секций с экранированными стенками, расположенными последовательно одна за другой.The closest solution is a boiler for burning slurry fuels [RU 2766244, 06/15/2021,
Таким образом, в котлах, работающих на ВУТ, целесообразно поддерживать температуру на уровне температуры плавления золы. Но ВУТ - топливо с пониженной калорийностью, а для обеспечения надежного полного выгорания топлива, на практике коэффициент избытка воздуха, как правило, задают близким к 1,2, в силу чего в муфельной топке какая-то часть тепловой энергии расходуется на нагрев лишнего воздуха. В результате, в аналоге и прототипе, во-первых, не всегда удается обеспечить желательную температуру в топке, а во-вторых, котел практически всегда должен работать на предельных режимах и не позволяет управлять его производительностью.Thus, in boilers operating on CWF, it is advisable to maintain the temperature at the level of the ash melting point. But VUT is a fuel with a reduced calorific value, and in order to ensure reliable complete fuel burnout, in practice, the excess air coefficient is usually set close to 1.2, due to which some part of the thermal energy in the muffle furnace is spent on heating excess air. As a result, in the analogue and the prototype, firstly, it is not always possible to provide the desired temperature in the furnace, and secondly, the boiler almost always has to operate at limiting modes and does not allow its performance to be controlled.
Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности сжигания ВУТ путем обеспечения стабильности температуры плавления золы в топке, низкого коэффициента недожога и управляемости производительностью устройства для сжигания суспензионных топлив.The objective of the claimed invention is to increase the efficiency of CWF combustion by ensuring the stability of the ash melting temperature in the furnace, low underburning coefficient and controllability of the performance of the device for burning slurry fuels.
Предложено устройство для сжигания суспензионных топлив, включающее три камеры:A device for burning slurry fuels is proposed, which includes three chambers:
1. камеру сгорания, оснащенную форсунками и дутьевыми соплами;1. combustion chamber equipped with injectors and blast nozzles;
2. камеру дожигания топлива и охлаждения дымовых газов;2. afterburning chamber for fuel and flue gas cooling;
3. дополнительную камеру сгорания с форсункой и дутьевым соплом, установленную между камерой сгорания и камерой дожигания топлива и охлаждения дымовых газов.3. an additional combustion chamber with a nozzle and a blast nozzle installed between the combustion chamber and the chamber for afterburning fuel and cooling flue gases.
Камера сгорания имеет форму параллелепипеда с квадратным горизонтальным сечением, на фронтальной стенке которого смонтированы топливные пневматические форсунки, а на боковой и задней стенках установлены дутьевые сопла,The combustion chamber has the shape of a parallelepiped with a square horizontal section, on the front wall of which fuel pneumatic injectors are mounted, and on the side and rear walls there are blow nozzles,
Камера дожигания топлива и охлаждения дымовых газов выполнена в виде двух и более секций с экранированными стенками, расположенными последовательно одна за другой.The chamber for afterburning fuel and cooling flue gases is made in the form of two or more sections with shielded walls, located in series one after the other.
Согласно изобретению, между камерой сгорания и камерой дожигания топлива и охлаждения дымовых газов, установлена дополнительная камера сгорания, которая оснащена форсункой и дутьевым соплом, обеспечивающими необходимые расчетные значения расходов топлива и окислителя, в нижней части камеры установлен золоуловитель, выполненный в форме воронки, ниже золоуловителя установлена камера золошлакоудаления в форме цилиндра диаметром, большим диаметра горловины воронки золоуловителя в 2 раза и более с открытым нижним торцом, погруженным в воду, наполняющую установленную ниже ванну с одной наклонной стенкой, над дном и наклонной стенкой которой смонтирован скребковый транспортер удаления золы и шлаков, при этом камера золошлакоудаления соединена с камерой сгорания трубопроводом с встроенным вентилятором.According to the invention, between the combustion chamber and the chamber for afterburning fuel and cooling flue gases, an additional combustion chamber is installed, which is equipped with a nozzle and a blower nozzle that provide the necessary calculated values of fuel and oxidizer consumption, an ash catcher made in the form of a funnel is installed in the lower part of the chamber, below the ash catcher an ash and slag removal chamber is installed in the form of a cylinder with a diameter greater than the diameter of the mouth of the ash catcher funnel by 2 times or more with an open lower end immersed in water filling a bath installed below with one inclined wall, above the bottom and inclined wall of which a scraper conveyor for removing ash and slag is mounted, at the same time, the ash and slag removal chamber is connected to the combustion chamber by a pipeline with a built-in fan.
Согласно изобретению, форсунка дополнительной камеры сгорания установлена на фронтальной стенке камеры по нормали к стенке по высоте в средине пропускного окна между камерой сгорания и дополнительной камерой сгорания,According to the invention, the nozzle of the additional combustion chamber is installed on the front wall of the chamber along the normal to the wall along the height in the middle of the passage window between the combustion chamber and the additional combustion chamber,
Согласно изобретению, дутьевое сопло дополнительной камеры сгорания смонтировано на задней стенке камеры по диагонали ее сечения горизонтальной плоскостью на уровне форсунки.According to the invention, the blast nozzle of the additional combustion chamber is mounted on the rear wall of the chamber along the diagonal of its section with a horizontal plane at the level of the nozzle.
Устройство для сжигания суспензионных топлив, оснащенное дополнительной камерой сгорания, имеет низкий коэффициент недожога угля, а также обеспечивает регулирование его производительности в пределах до 40% от максимального значения.The device for burning slurry fuels, equipped with an additional combustion chamber, has a low coefficient of underburning of coal, and also provides regulation of its productivity within the limits of up to 40% of the maximum value.
На чертеже представлена схема устройства для сжигания суспензионных топлив, где: 1 - муфельная камера сгорания; 2 - камера дожигания топлива и охлаждения дымовых газов; 3 - форсунки на фронтальной стенке камеры сгорания; 4 - дутьевые сопла на стенках камеры сгорания; 5 - дополнительная камера сгорания; 6 - дополнительная форсунка; 7 - дополнительное дутьевое сопло; 8 - окно для перетекания газов из камеры сгорания 1 в дополнительную камеру сгорания 5, 9 - окно для перетекания горячих газов из камеры дожигания топлива и охлаждения дымовых газов в конвективную часть котла.The drawing shows a diagram of a device for burning slurry fuels, where: 1 - muffle combustion chamber; 2 - chamber for afterburning fuel and cooling flue gases; 3 - nozzles on the front wall of the combustion chamber; 4 - blow nozzles on the walls of the combustion chamber; 5 - additional combustion chamber; 6 - additional nozzle; 7 - additional blow nozzle; 8 - a window for the flow of gases from the
Таким образом, устройство для сжигания суспензионных топлив состоит из трех камер:Thus, the device for burning slurry fuels consists of three chambers:
1. муфельной камеры сгорания 1, оснащенной форсунками 3 и дутьевыми соплами 4,1.
2. дополнительной камеры сгорания 5, оснащенной форсункой 6 и дутьевым соплом 7,2.
3. камеры дожигания топлива и охлаждения дымовых газов 2, включающей две или более секции со стенками, покрытыми экранными трубами.3. a chamber for afterburning fuel and
При запуске котла в камеру сгорания 1 в ее верхней части пневматическими форсунками 3 [Пневматическая форсунка (Варианты): пат. Рос. Федерация №2523816; заявл. 22.01.2013; опубл. 27.07.2014, Бюл. №21. - 10 с.] вводят высокореакционное (например, дизельное или печное) топливо.When starting the boiler into the
В камеру сгорания через дутьевые сопла 4, предназначенные для вдува окислителя, подают винтовую пристенную струю дутьевого воздуха, что обеспечивает вихревое движение потока смеси топливо-окислитель и позволяет интенсифицировать тепло-массообменные процессы горения.A helical wall jet of blast air is fed into the combustion chamber through blow nozzles 4 intended for blowing the oxidizer, which provides a vortex flow of the fuel-oxidizer mixture and allows intensifying the heat-mass transfer combustion processes.
За счет тепла, выделяемого при горении топлива, происходит разогрев стенок камеры сгорания. После разогрева стенок камеры сгорания до температуры 500-600°С к дизельному топливу добавляют в малой пропорции водоугольное топливо. По мере дальнейшего повышения температуры внутри камеры сгорания доля дизельного топлива в подаваемой смеси уменьшается, а доля ВУТ увеличивается вплоть до выхода котла на расчетный режим работы только на водоугольном топливе.Due to the heat released during the combustion of the fuel, the walls of the combustion chamber are heated. After heating the walls of the combustion chamber to a temperature of 500-600°C, a small proportion of water-coal fuel is added to the diesel fuel. As the temperature inside the combustion chamber further increases, the proportion of diesel fuel in the supplied mixture decreases, and the proportion of CWF increases until the boiler reaches the design mode of operation only on water-coal fuel.
На рабочих режимах работы котла путем подбора расхода топлива, подаваемого в камеру сгорания, и коэффициента избытка окислителя, не превышающего значения α=1, в камере 1 поддерживается температура свыше температуры плавления золы. Образующийся расплавленный шлак стекает к горловине камеры золошлакоудаления, а горячие газы перетекают в дополнительную камеру сгорания 5. Через форсунку 6 в дополнительную камеру вводится дополнительная порция ВУТ, а через дутьевое сопло 7 соответствующее количество воздуха. Газо-капельная струя ВУТ, формируемая форсункой 6, попадает в поток горячего газа, вытекающего из окна 8, быстро прогревается и воспламеняется. В силу малого времени пребывания топлива внутри камеры 1 и малого значения α, коэффициент недожога топлива в камере сгорания 1 может принимать значительные значения. Однако наличие дополнительной камеры сгорания позволяет свести суммарный недожог угля практически до нуля.In the operating modes of the boiler, by selecting the fuel flow supplied to the combustion chamber, and the coefficient of excess oxidizer, not exceeding the value of α=1, in the
Численные расчеты показали, что в однокамерной топке уменьшение расхода дутьевого воздуха в окрестности значения α=1, позволяет существенно повысить температуру внутри топочной камеры, однако при этом может увеличиться и недожог угля. Использование дополнительной камеры сгорания позволяет поддерживать более высокую температуру в топке и увеличить время пребывания топлива в зоне высокой температуры, что приводит к минимизации недожога и дает возможность управлять производительностью котла.Numerical calculations have shown that in a single-chamber furnace, a decrease in the flow rate of blast air in the vicinity of the value α=1 makes it possible to significantly increase the temperature inside the combustion chamber, but this may also increase the underburning of coal. The use of an additional combustion chamber allows maintaining a higher temperature in the furnace and increasing the residence time of the fuel in the high temperature zone, which leads to minimization of underburning and makes it possible to control the boiler performance.
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2794290C1 true RU2794290C1 (en) | 2023-04-14 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2837826C1 (en) * | 2024-07-23 | 2025-04-07 | Игорь Вадимович Кравченко | Device for combustion of suspension fuels |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU94312U1 (en) * | 2009-05-21 | 2010-05-20 | Закрытое акционерное общество "КОМПОМАШ-ТЭК" | BURST |
| RU2518754C2 (en) * | 2012-08-29 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Протэн-К" | Coal-water fuel combustion device (versions) |
| RU2705534C1 (en) * | 2018-12-18 | 2019-11-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин) | Method for two-stage combustion of coal-water fuel with ceramic flame stabilizer and illumination |
| RU2766244C1 (en) * | 2021-06-15 | 2022-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ПРОТЭН-ВУТ" | Slurry fuel combustion boiler |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU94312U1 (en) * | 2009-05-21 | 2010-05-20 | Закрытое акционерное общество "КОМПОМАШ-ТЭК" | BURST |
| RU2518754C2 (en) * | 2012-08-29 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Протэн-К" | Coal-water fuel combustion device (versions) |
| RU2705534C1 (en) * | 2018-12-18 | 2019-11-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин) | Method for two-stage combustion of coal-water fuel with ceramic flame stabilizer and illumination |
| RU2766244C1 (en) * | 2021-06-15 | 2022-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ПРОТЭН-ВУТ" | Slurry fuel combustion boiler |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2837841C1 (en) * | 2024-05-27 | 2025-04-07 | Игорь Вадимович Кравченко | Method of burning suspension fuels |
| RU2837826C1 (en) * | 2024-07-23 | 2025-04-07 | Игорь Вадимович Кравченко | Device for combustion of suspension fuels |
| RU2837842C1 (en) * | 2024-08-26 | 2025-04-07 | Игорь Вадимович Кравченко | Suspension fuel combustion boiler |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101586805A (en) | Combustion device for biomass granular fuel | |
| RU2518754C2 (en) | Coal-water fuel combustion device (versions) | |
| RU2794290C1 (en) | Device for burning suspension fuels | |
| US2518800A (en) | Furnace for burning comminuted fuel, including tangential air feed | |
| CN203757694U (en) | Energy reservation, emission reduction and efficient combustion biomass boiler | |
| RU2389948C1 (en) | Coal-water fuel combustion device | |
| CN206176410U (en) | Alcohol takes off water vapor heating system | |
| CN206369335U (en) | Hot-water boiler | |
| CN106642092B (en) | Middle-size and small-size boiling type fast-assembling organic carrier heating furnace | |
| CN206386923U (en) | Middle-size and small-size boiling type fast-assembling organic carrier heating furnace | |
| US2717563A (en) | Horizontal cyclone furnace | |
| CN116241881A (en) | A W-flame boiler with flame center controlled by combined tertiary air | |
| RU2460014C1 (en) | Water-coal fuel combustion device | |
| WO2015122794A1 (en) | Device for combusting coal-water fuel (variants) | |
| CN107084386A (en) | A kind of integrated gasification fired boiler system of biomass | |
| CN102818247A (en) | Efficient steam boiler for gasification and combined combustion of pulverized coal | |
| KR102078139B1 (en) | Solid fuel boiler | |
| RU2837842C1 (en) | Suspension fuel combustion boiler | |
| CN107941030A (en) | A Primary Air Ejection Structure and Process of a Rotary Kiln Waste Gas Treatment Device | |
| RU2766244C1 (en) | Slurry fuel combustion boiler | |
| US2881719A (en) | Cyclone furnace | |
| RU2837826C1 (en) | Device for combustion of suspension fuels | |
| CN207298914U (en) | One kind vortex rotary burning type biomass fuel boiler | |
| RU2798651C1 (en) | Boiler for co-combustion of pulverized-coal and water-coal fuel | |
| RU2228489C2 (en) | Swirling-type furnace |