RU2800199C1 - Low emission vortex furnace - Google Patents
Low emission vortex furnace Download PDFInfo
- Publication number
- RU2800199C1 RU2800199C1 RU2022132679A RU2022132679A RU2800199C1 RU 2800199 C1 RU2800199 C1 RU 2800199C1 RU 2022132679 A RU2022132679 A RU 2022132679A RU 2022132679 A RU2022132679 A RU 2022132679A RU 2800199 C1 RU2800199 C1 RU 2800199C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- burners
- afterburning
- low
- furnace
- rear screen
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 45
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 50
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к организации камерного сжигания измельченного топлива, может использоваться при создании новых и реконструкции существующих промышленных и энергетических котлов, обеспечивает повышение экологической и экономической эффективности с поддержанием низкотемпературного, низкоэмиссионного топочного процесса.The invention relates to the organization of chamber combustion of crushed fuel, can be used in the creation of new and reconstruction of existing industrial and power boilers, provides an increase in environmental and economic efficiency while maintaining a low-temperature, low-emission combustion process.
Известна низкоэмиссионная вихревая топка - НВТ топка [Патент РФ № 2132016]. НВТ топка содержит две прямоточные V-горелки, расположенные в ряд на фронтовом экране с наклоном вниз, каждая с двумя V-образно расположенными каналами топливовоздушной смеси, и сопла нижнего дутья, установленные на заднем экране в нижней части холодной воронки (ХВ). Сопла нижнего дутья и V каналы топливовоздушной смеси направлены встречно и тангенциально к условному телу с горизонтальной осью вращения, и за счёт взаимодействия в камере горения, включающей нижнюю часть топки и ХВ, формируется горящий вихрь.Known low-e vortex furnace - HBT furnace [RF Patent No. 2132016]. The HBT furnace contains two direct-flow V-burners located in a row on the front screen with a downward slope, each with two V-shaped air-fuel mixture channels, and bottom blast nozzles installed on the rear screen at the bottom of the cold funnel (CW). The lower blast nozzles and the V channels of the air-fuel mixture are directed oppositely and tangentially to the conditional body with a horizontal axis of rotation, and due to the interaction in the combustion chamber, including the lower part of the furnace and the cold air, a burning vortex is formed.
Активная вихревая аэродинамика обеспечивает интенсивное горение, теплообмен и эффективный топочный процесс в камере горения, низкотемпературный и соответственно с пониженной эмиссией вредных выбросов. При этом поток, образующийся после слияния топливовоздушных струй из соседних V-горелок, из ХВ с нижним дутьем (НД) восходит по фронтовому экрану между V-горелок и зажигает их факелы от корня при пониженном выносе частиц топлива из топливовоздушных струй, и это обеспечивает стабильное и равномерное по ширине НВТ горение с понижением потерь. Далее факел, постепенно затухая, поднимается через камеру дожигания, уходит в конвективный газоход котла и там быстро охлаждается.Active vortex aerodynamics provides intensive combustion, heat exchange and efficient combustion process in the combustion chamber, low temperature and, accordingly, with reduced emission of harmful emissions. In this case, the flow formed after the merger of the air-fuel jets from neighboring V-burners from the bottom-blown CW (BD) rises along the front screen between the V-burners and ignites their torches from the root with a reduced removal of fuel particles from the air-fuel jets, and this ensures stable and uniform combustion over the width of the LBF with a decrease in losses. Further, the torch, gradually fading, rises through the afterburner, goes into the convective flue of the boiler and quickly cools there.
К числу недостатков этой НВТ топки относятся следующие:The disadvantages of this HBT furnace include the following:
- большая эмиссия топливных оксидов азота, так как нет подавления топливных NOx, низкотемпературный топочный процесс подавляет только эмиссию высокотемпературных NOx;- high emission of fuel oxides of nitrogen, since there is no suppression of fuel NOx, the low-temperature combustion process only suppresses the emission of high-temperature NOx;
- низкая экономичность из-за большого недожога топлива, уходящего в провал q4пр через ХВ и с уносом q4ун из-за вялой аэродинамики, плохого перемешивания и догорания топлива в камере дожигания;- low efficiency due to the large underburning of the fuel, going into the gap q 4pr through the cold air and with the entrainment q 4un due to sluggish aerodynamics, poor mixing and afterburning of the fuel in the afterburner;
- набегающие на экраны горящие топливовоздушные струи являются восстановительной средой, и в этой зоне возможно шлакование экранов, что снижает надежность работы топки;- burning air-fuel jets running on the screens are a reducing environment, and in this zone, slagging of the screens is possible, which reduces the reliability of the furnace;
- мощность топки ограничена, есть большие неравномерности распределения параметров в топке, так как имеется только две горелки.- the power of the furnace is limited, there are large uneven distribution of parameters in the furnace, since there are only two burners.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и выбранному в качестве прототипа является НВТ топка [Патент РФ № 2067724]. НВТ топка содержит расположенные на фронтовом экране, по меньшей мере одну пару горелок, верхние дожигающие горелки и нижние прямоточные горелки с обогащенной топливовоздушной смесью, установленные с наклоном вниз, и направленные встречно нижним горелкам, установленные в ХВ сопла нижнего дутья, которые совместно ориентированы тангенциально к условному телу с горизонтальной осью вращения, причём в ХВ установлена система удержания и дожигания провала. Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the claimed device and selected as a prototype is the HBT furnace [RF Patent No. 2067724]. The HBT furnace contains at least one pair of burners located on the front screen, upper afterburners and lower direct-flow burners with an enriched air-fuel mixture, installed with an inclination downwards and directed opposite to the lower burners, lower blast nozzles installed in the CW, which are jointly oriented tangentially to the conditional body with a horizontal axis of rotation, and the cavity retention and afterburning system is installed in the CW.
Нижние прямоточные горелки и сопла нижнего дутья за счёт взаимодействия в камере горения также формируют горящий вихрь. Активная вихревая аэродинамика обеспечивает интенсивные горение, теплообмен и эффективный топочный процесс в камере горения, причём с некоторым недостатком воздуха, с созданием восстановительной среды. Этот топочный процесс низкотемпературный и соответственно низкоэмиссионный, причем с дополнительно пониженной эмиссией NOx за счет восстановления части топливных NOx до молекулярного азота N2 в восстановительной среде, которая поддерживается за счёт подачи обогащенной топливовоздушной смеси. На выходе из камеры горения продукты неполного сгорания (ПНС) горят совместно с дожигающим топливом и избыточным дутьём, которые поступают через верхние дожигающие горелки. Далее факел, постепенно затухая, через камеру дожигания уходит и охлаждается в конвективном газоходе котла.The lower direct-flow burners and lower blast nozzles also form a burning vortex due to interaction in the combustion chamber. Active vortex aerodynamics provides intensive combustion, heat transfer and efficient combustion process in the combustion chamber, and with a certain lack of air, with the creation of a reducing environment. This combustion process is low-temperature and, accordingly, low-emission, with an additionally reduced NOx emission due to the reduction of part of the fuel NOx to molecular nitrogen N 2 in a reducing environment, which is maintained by supplying an enriched air-fuel mixture. At the outlet of the combustion chamber, products of incomplete combustion (PNS) burn together with afterburning fuel and excess blast, which enter through the upper afterburner burners. Further, the torch, gradually fading, leaves through the afterburner and is cooled in the convective flue of the boiler.
К числу недостатков прототипа относятся следующие:The disadvantages of the prototype include the following:
- набегающие на экраны горящие топливовоздушные струи являются восстановительной средой, и в этой зоне возможно шлакование экранов, что снижает надежность работы топки и существенно ограничивает возможность восстановления топливных NOx;- the burning air-fuel jets running on the screens are a reducing environment, and in this zone, slagging of the screens is possible, which reduces the reliability of the furnace and significantly limits the possibility of reducing fuel NOx;
- большая эмиссия топливных оксидов азота, так как нет подавления топливных NOx, низкотемпературный топочный процесс подавляет только эмиссию высокотемпературных NOx;- high emission of fuel oxides of nitrogen, since there is no suppression of fuel NOx, the low-temperature combustion process only suppresses the emission of high-temperature NOx;
- низкая экономичность из-за большого недожога топлива, уходящего в провал q4пр через ХВ и с уносом q4ун из-за вялой аэродинамики, плохого перемешивания и догорания топлива в камере догорания;- low efficiency due to the large underburning of the fuel, going into the gap q 4pr through the cold air and with the entrainment q 4un due to sluggish aerodynamics, poor mixing and afterburning of the fuel in the afterburner;
- мощность топки ограничена, и возможны большие неравномерности распределения параметров в топке, так как заявляется возможность работы топки только на одной паре горелок.- the power of the furnace is limited, and large uneven distribution of parameters in the furnace is possible, since it is declared that the furnace can operate on only one pair of burners.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи повышения экономичности и экологической эффективности с поддержанием низкотемпературного, низкоэмиссионного топочного процесса.The present invention is based on the solution of the problem of increasing the economy and environmental efficiency while maintaining a low-temperature, low-emission combustion process.
Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в НВТ, содержащей расположенные в ряд на фронтовом экране верхние дожигающие и нижние прямоточные горелки с обогащенной топливовоздушной смесью, направленные с наклоном вниз, и установленные встречно нижним горелкам в ХВ сопла нижнего дутья, которые совместно ориентированы тангенциально к условному телу с горизонтальной осью вращения, причём под ХВ расположена система удержания и дожигания провала, предлагается разделить топку пережимом на камеру горения с ХВ и расположенную над ней камеру дожигания, при этом пережим предлагается выполнить из двух выступов, образованных вогнутыми внутрь топки трубами фронтового и заднего экранов, причем в выступе фронтового экрана снизу установить нижние прямоточные горелки, сверху направленные в сторону заднего экрана с наклоном вверх дожигающие горелки, а с другой стороны, в выступе заднего экрана, установить направленные вверх и вниз вдоль заднего экрана сопла защитного дутья, также в верхней части заднего экрана расположить аэродинамический выступ.According to the invention, this problem is solved due to the fact that in the NVT, which contains the upper afterburning and lower direct-flow burners with an enriched air-fuel mixture arranged in a row on the front screen, directed downward, and installed opposite the lower burners in the cold air nozzle, which are jointly oriented tangentially to the conditional body with a horizontal axis of rotation, and under the cold air there is a system for holding and afterburning the dip, it is proposed to separate the furnace pinch ohm on the combustion chamber with cold air and the afterburning chamber located above it, while the pinch is proposed to be made of two ledges formed by pipes of the front and rear screens concave inside the furnace, and in the ledge of the front screen from below, install the lower direct-flow burners, from above directed towards the rear screen with an upward inclination of the afterburning burners, and on the other hand, in the ledge of the rear screen, install protective blast nozzles directed upwards and downwards along the rear screen, also in the upper part of the rear screen aerodynamic protrusion.
При работе топки нижние прямоточные горелки с обогащенной топливовоздушной смесью, направленные с наклоном вниз, и установленные встречно им в ХВ сопла нижнего дутья за счёт взаимодействия формируют в камере горения, включая и ХВ, горящий вихрь с горизонтальной осью вращения, заполненный ПНС, восстановительной средой. Соответственно, выделяющиеся при горении топливные NOx в топке будут интенсивно восстанавливаться до молекулярного азота N2.During the operation of the furnace, the lower direct-flow burners with an enriched air-fuel mixture, directed with an inclination downwards, and the lower blast nozzles installed opposite them in the cold air, due to the interaction, form in the combustion chamber, including the cold air, a burning vortex with a horizontal axis of rotation, filled with PNS, a reducing medium. Accordingly, the fuel NOx released during combustion in the furnace will be intensively reduced to molecular nitrogen N 2 .
Затем горящий поток поднимается по фронтовому экрану, налетает на топливовоздушные струи, истекающие из нижних прямоточных горелок, и зажигает их. Далее горящий поток ударяется об выступ фронтового экрана, отражается им на задний экран, попадает в камеру дожигания, устремляется по заднему экрану вверх и после отражения от аэродинамического выступа плавно входит через ширмы пароперегревателя в газоотводящее окно и покидает топку. При этом экраны отделены от воздействия восстановительной среды и горящего потока за счёт подачи воздуха через сопла нижнего дутья, установленные в ХВ, и сопла защитного дутья, которые установлены в выступе заднего экрана и направлены вверх и вниз вдоль него, поэтому топка работает надежно, без зашлаковывания.Then the burning stream rises along the front screen, hits the air-fuel jets flowing from the lower direct-flow burners, and ignites them. Next, the burning flow hits the protrusion of the front screen, is reflected by it onto the rear screen, enters the afterburner, rushes up the rear screen and, after being reflected from the aerodynamic ledge, smoothly enters through the screens of the superheater into the gas outlet window and leaves the furnace. At the same time, the screens are separated from the impact of the reducing environment and the burning flow due to the air supply through the bottom blast nozzles installed in the cold air, and the protective blast nozzles, which are installed in the ledge of the rear screen and directed up and down along it, so the furnace works reliably, without slagging.
Дожигающие горелки также подают в камеру дожигания дутье, причем не в балансе с дожигающим топливом, а с большим избытком воздуха, необходимым для дожигания совместно с защитным дутьем газообразных ПНС и пыли, вынесенных из камеры горения. При этом активные аэродинамика и перемешивание, горение распространяются в камеру дожигания, и интенсивный топочный процесс заполняет весь топочный объём, что позволяет поддерживать на выходе из топки минимальный общий избыток воздуха и соответственно высокую экономичность топки.The afterburners also supply blast to the afterburner, and not in balance with the afterburner fuel, but with a large excess of air necessary for afterburning, together with the protective blast, gaseous PNS and dust removed from the combustion chamber. At the same time, active aerodynamics and mixing, combustion spread into the afterburning chamber, and the intensive combustion process fills the entire furnace volume, which allows maintaining a minimum total excess of air at the furnace outlet and, accordingly, high efficiency of the furnace.
В итоге в камерах горения и догорания за счёт ступенчатого распределения дутья и трёх выступов поддерживаются активная аэродинамика, интенсивные низкотемпературные процессы перемешивания, горения и теплообмена, обеспечивающие полноту выгорания горючего при малых избытках воздуха и соответственно высокая экономичность. Кроме того, обеспечивается безопасное по шлакованию и коррозии экранов глубокое восстановление образующихся при горении топлива NOx и соответственно поддерживается низкая эмиссия вредных выбросов.As a result, active aerodynamics, intensive low-temperature processes of mixing, combustion and heat exchange are maintained in the combustion and afterburning chambers due to the staggered distribution of the blast and three protrusions, which ensure complete combustion of the fuel with small excesses of air and, accordingly, high efficiency. In addition, a deep reduction of NOx formed during fuel combustion, which is safe in terms of slagging and corrosion of the screens, is ensured and, accordingly, low emissions of harmful emissions are maintained.
В дополнительном п.2 предлагается выполнить нижние прямоточные горелки с двумя V-образно расположенными каналами топливовоздушной смеси, а количество принимается не менее двух, соответственно количество струй топливовоздушной смеси оказывается не менее четырёх, что обеспечивает более равномерное распределение параметров по ширине топки. Кроме того, при расположении в ряд множества верхних дожигающих и нижних прямоточных V-горелок применение НВТ топок возможно распространить на котлы любой мощности, причём с равномерным распределением параметров топочного процесса по ширине топки.In additional clause 2, it is proposed to make lower direct-flow burners with two V-shaped channels of the air-fuel mixture, and the number is taken at least two, respectively, the number of air-fuel mixture jets is at least four, which ensures a more uniform distribution of parameters across the width of the furnace. In addition, when a plurality of upper post-combustion and lower direct-flow V-burners are arranged in a row, the use of LBT furnaces can be extended to boilers of any power, and with a uniform distribution of the parameters of the combustion process along the width of the furnace.
В дополнительном п.3 предлагается дожигающие горелки расположить между нижними прямоточными горелками в зоне прохода сливающихся струй от соседних V-горелок и выполнить дожигающие горелки также прямоточными, с возможностью по крайней мере части из них менять своё направление в пределах от направления на выступ заднего экрана до направления на расположенный в верхней части заднего экрана аэродинамический выступ. При этом возможно менять положение зоны встречи струй дожигающих горелок с потоком ПНС, то есть зоны, в которой идет наиболее интенсивное догорание с повышением температуры. Соответственно, перемещая эту зону вверх или вниз, можно экономично регулировать перегрев пара.In the additional paragraph 3, it is proposed to place the afterburners between the lower direct-flow burners in the zone of passage of merging jets from neighboring V-burners and to make the afterburners also direct-flow, with the possibility of at least some of them changing their direction within the range from the direction to the rear screen ledge to the direction to the aerodynamic ledge located in the upper part of the rear screen. In this case, it is possible to change the position of the zone where the jets of the afterburning burners meet with the PNS flow, that is, the zone in which the most intense afterburning occurs with increasing temperature. Accordingly, by moving this zone up or down, it is possible to economically control the steam superheat.
В дополнительных пп.4, 5 и 6 предложено использовать в качестве дожигающего топлива следующие виды высокореакционных топлив: уголь тонкого помола, природный газ и жидкое топливо. Высокореакционные дожигающие топлива обеспечивают быстрый разогрев и глубокое дожигание ПНС при минимальных избытках воздуха, соответственно экономично, с минимальной эмиссией NOx.In additional paragraphs 4, 5 and 6, it is proposed to use the following types of highly reactive fuels as afterburning fuel: finely ground coal, natural gas and liquid fuel. Highly reactive afterburning fuels provide fast heating and deep afterburning of the PNS with minimal excess air, respectively, economically, with minimal NOx emissions.
В дополнительном п.7 предложено систему удержания и дожигания провала выполнить в виде дожигающей колосниковой решетки. При этом провал будет дожигаться в слое, повышая экономичность НВТ, и не потребуется подача мощного нижнего дутья, а освободившуюся часть нижнего дутья можно перераспределить в топке для более экономичной и экологически эффективной её работы.In additional clause 7, it is proposed that the system for retaining and afterburning the dip be made in the form of an afterburning grate. In this case, the dip will be burned in the bed, increasing the efficiency of the NVT, and there will be no need to supply a powerful bottom blast, and the released part of the bottom blast can be redistributed in the furnace for more economical and environmentally efficient operation.
На фиг.1 показано вертикальное продольное сечение НВТ топки и на фиг.2 условно показано её горизонтальное сечение.Figure 1 shows a vertical longitudinal section of the HBT furnace and figure 2 conditionally shows its horizontal section.
НВТ топка 1, фиг.1 и фиг.2 образована фронтовым 2, задним 3 и боковыми 4 экранами котла. На фронтовом экране 2 имеется выступ 5, в котором расположены в ряд сверху дожигающие горелки 6, а снизу прямоточные горелки 7. В данном варианте это V-горелки, выполненные с двумя V-образно разведенными каналами 8 топливовоздушной смеси, которые направлены с наклоном вниз в камеру 9 горения. HBT furnace 1, figure 1 and figure 2 is formed by the front 2, rear 3 and 4 side screens of the boiler. On the front screen 2 there is a protrusion 5, in which afterburning burners 6 are located in a row on top, and direct-flow burners 7 are located below. In this embodiment, these are V-burners made with two V-shaped divorced channels 8 of the air-fuel mixture, which are directed downward into the combustion chamber 9.
На заднем экране 3 по ходу сверху вниз располагаются аэродинамический выступ 10, выступ 11 с соплами 12 и 13 защитного дутья, которые направлены соответственно вверх и вниз вдоль заднего экрана 3, а также сопла 14 нижнего дутья, расположенные в ХВ 15. Сопла 12, 13 и 14 образуют на экранах воздушные слои 16, защищающие экраны от их прямого контакта с топочной средой, их коррозии и шлакования.On the rear screen 3, in the direction from top to bottom, there are an aerodynamic protrusion 10, a protrusion 11 with nozzles 12 and 13 of protective blast, which are directed respectively up and down along the rear screen 3, as well as lower blast nozzles 14 located in the XB 15. Nozzles 12, 13 and 14 form air layers 16 on the screens, protecting the screens from their direct contact with the furnace medium, their corrosion and slagging.
Выступы 5 и 11, расположенные на фронтовом 2 и заднем 3 экранах, частично перекрывают сечение топки 1, образуют пережим, который разделяет топку 1 на камеру 9 горения внизу и камеру 17 дожигания. В камере 9 горения за счёт встречных потоков из каналов 8 и сопл 14 формируется горящий вихрь 18 с горизонтальной осью вращения, и в ней под ХВ 15 расположена дожигающая колосниковая решетка 19. Protrusions 5 and 11, located on the front 2 and rear 3 screens, partially overlap the cross section of the furnace 1, form a pinch that separates the furnace 1 into the combustion chamber 9 at the bottom and the afterburner chamber 17. In the combustion chamber 9, due to counter flows from the channels 8 and nozzles 14, a burning vortex 18 with a horizontal axis of rotation is formed, and in it, under the HV 15, there is an afterburning grate 19.
Камера 17 оснащена дожигающими горелками 6, которые совместно с прямоточными V-горелками 7 подсоединены к пылесистемам с прямым вдуванием, здесь не показаны, через делители 20 пыли (циклоны): V-горелки 7 к уловленному потоку более крупных частиц, а дожигающие горелки 6 к пропущенному потоку тонких частиц. При этом дожигающие горелки 6 выполнены с возможностью менять своё направление, фиг. 1, в пределах от направления на выступ 11 заднего экрана 3 до направления на расположенный в верхней части заднего экрана аэродинамический выступ 10, так что имеется возможность перемещения зоны 21 встречи потоков из дожигающих горелок 6 с потоком ПНС по высоте топки 1.The chamber 17 is equipped with afterburners 6, which, together with direct-flow V-burners 7, are connected to dust systems with direct injection, not shown here, through dust dividers 20 (cyclones): V-burners 7 to the trapped flow of larger particles, and afterburners 6 to the passed flow of fine particles. In this case, afterburner burners 6 are made with the ability to change their direction, Fig. 1, in the range from the direction to the ledge 11 of the rear screen 3 to the direction to the aerodynamic ledge 10 located in the upper part of the rear screen, so that it is possible to move the zone 21 of the meeting of flows from the afterburner burners 6 with the PNS flow along the height of the furnace 1.
На выходе из топки 1 установлен ширмовый пароперегреватель 22, имеются и другие элементы, агрегаты и устройства, необходимые для организации работы топки и котла в целом.At the outlet of the furnace 1, a panel superheater 22 is installed, there are other elements, assemblies and devices necessary for organizing the operation of the furnace and the boiler as a whole.
При работе НВТ 1, которая образована фронтовым 2, задним 3 и боковыми 4 экранами котла, фиг.1 и фиг.2, организуется низкотемпературный, низкоэмиссионный вихревой топочный процесс. Основная масса измельченного топлива в виде обогащенной топливовоздушной смеси, то есть с недостатком кислорода - восстановительная среда, подается прямоточными V-горелками 7 через V-образно разведенные каналы 8 вниз в камеру горения 9, причём встречно потоку нижнего дутья, который вылетает из сопл 14 нижнего дутья. Поэтому за счёт взаимодействия эти потоки формируют в камере горения 9, включая и ХВ 15, горящий вихрь 18 с горизонтальной осью вращения, заполненный ПНС. Соответственно, выделяющиеся при горении топливные NOx здесь будут восстанавливаться до молекулярного азота N2. Наиболее крупные частицы могут проваливаться из камеры горения 9 через ХВ 15, но при этом они попадают на дожигающую колосниковую решетку 19 и там сгорают в слое экономично, без потерь тепла.During the operation of the NVT 1, which is formed by the front 2, rear 3 and 4 side screens of the boiler, figure 1 and figure 2, organized low-temperature, low-emission vortex combustion process. The bulk of the crushed fuel in the form of an enriched air-fuel mixture, that is, with a lack of oxygen - a reducing environment, is supplied by direct-flow V-burners 7 through V-shaped diluted channels 8 down into the combustion chamber 9, and counter to the flow of the lower blast, which flies out of the nozzles 14 of the lower blast. Therefore, due to the interaction, these flows form in the combustion chamber 9, including the HV 15, a burning vortex 18 with a horizontal axis of rotation, filled with a PNS. Accordingly, the fuel NOx released during combustion will be reduced here to molecular nitrogen N 2 . The largest particles can fall out of the combustion chamber 9 through the HB 15, but at the same time they fall on the afterburning grate 19 and there they burn in the layer economically, without heat loss.
Из камеры горения 9 горящий поток поднимается по фронтовому экрану 2 под выступ 5 и отражается им в сторону заднего экрана 3. Затем горящий поток обтекает топливовоздушные струи, истекающие из нижних прямоточных горелок 7, и зажигает их от корня факела, обеспечивая стабильность топочного процесса. Далее в камере догорания 17 поток ПНС поднимается по заднему экрану 3. При этом на всём пути ПНС отделяется от прямого контакта с экранами воздушными слоями 16, которые формируются подачей дутья из сопл 12 и 13 защитного дутья вверх и вниз вдоль заднего экрана 3 из выступа 11 и из сопл 14 нижнего дутья в камере горения 9 вдоль фронтового экрана 2.From the combustion chamber 9, the burning stream rises along the front screen 2 under the protrusion 5 and is reflected by it towards the rear screen 3. Then the burning stream flows around the air-fuel jets flowing from the lower direct-flow burners 7 and ignites them from the flame root, ensuring the stability of the combustion process. Further, in the afterburner 17, the PNS flow rises along the rear screen 3. At the same time, along the entire path, the PNS is separated from direct contact with the screens by air layers 16, which are formed by supplying blast from the nozzles 12 and 13 of the protective blast up and down along the rear screen 3 from the protrusion 11 and from the nozzles 14 of the lower blast in the combustion chamber 9 along the front screen 2.
На участке между выступами 11 и 10, поток ПНС активно перемешивается с воздушным слоем 16 с одной стороны, а с другой стороны с обедненным потоком топливовоздушных струй, который поступает из дожигающих горелок 6, поэтому ПНС быстро догорят совместно с дожигающим топливом, причём это возможно при малых избытках воздуха на выходе из топки и соответственно с высокой экономичностью. Так как основная масса топливных NOx уже восстановлена до N2, а топочный процесс является низкотемпературным, то здесь будет поддерживаться низкая эмиссия NOx.In the area between the protrusions 11 and 10, the PNS flow is actively mixed with the air layer 16 on the one hand, and on the other hand with the depleted flow of fuel-air jets, which comes from the afterburner burners 6, so the PNS will quickly burn out together with the afterburner fuel, and this is possible with small excesses of air at the outlet of the furnace and, accordingly, with high efficiency. Since most of the fuel NOx has already been reduced to N 2 and the combustion process is low temperature, low NOx emissions will be maintained here.
В качестве дожигающего топлива используются высокореакционные топлива: природный газ, жидкое топливо или тонкая пыль. На фиг.2 показано, что при использовании пылесистемы с прямым вдуванием, пылеугольный поток перед горелками 7 и 6 делится делителем 20 пыли, циклоном: грубая пыль 80-90% и 15-30% дутья, обогащенная топливовоздушная смесь, идет через V-горелки 7, а тонкая пыль с избыточным дутьем идет через дожигающие горелки 6.Highly reactive fuels are used as afterburning fuels: natural gas, liquid fuel or fine dust. Figure 2 shows that when using a dust system with direct injection, the pulverized coal flow in front of burners 7 and 6 is divided by a dust divider 20, a cyclone: coarse dust of 80-90% and 15-30% of the blast, an enriched air-fuel mixture, goes through the V-burner 7, and fine dust with excess blast goes through the afterburner burners 6.
При дожигании дожигающие горелки 6 могут менять своё направление с перемещением вверх или вниз зоны встречи струй дожигающих горелок 6 с потоком ПНС, то есть зоны 21, в которой идет наиболее интенсивное догорание и повышение температуры. Соответственно, перемещая зону 21, можно экономично, без получения конденсата для впрыска и т.д., регулировать перегрев пара. При перемещении зоны 21 вверх увеличивается температура газов перед ширмовым пароперегревателем 22, перегрева пара увеличивается и наоборот.When afterburning, the afterburner burners 6 can change their direction with moving up or down the zone where the jets of the afterburner burners 6 meet the PNS flow, that is, zone 21, in which the most intense afterburning and temperature rise occurs. Accordingly, by moving the zone 21, it is possible to economically, without producing injection condensate, etc., regulate the superheat of the steam. When zone 21 moves upwards, the temperature of the gases in front of the screen superheater 22 increases, the steam overheating increases and vice versa.
В итоге предлагаемые технические решения обеспечивают заявленные характеристики: повышение экономичности и экологической эффективности с поддержанием низкотемпературного, низкоэмиссионного топочного процесса.As a result, the proposed technical solutions provide the declared characteristics: an increase in economy and environmental efficiency while maintaining a low-temperature, low-emission combustion process.
Claims (7)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2800199C1 true RU2800199C1 (en) | 2023-07-19 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU226942U1 (en) * | 2024-04-11 | 2024-06-28 | Ооо "Энэр Инжиниринг" | Low emission vortex pulverized coal burner |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2067724C1 (en) * | 1994-12-29 | 1996-10-10 | Малое государственное внедренческое предприятие "Политехэнерго" | Low-emission swirling-type furnace |
| RU2253801C1 (en) * | 2004-07-12 | 2005-06-10 | Григорьев Константин Анатольевич | Vortex furnace |
| RU116203U1 (en) * | 2011-12-05 | 2012-05-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) | LOW EMISSION VORTEX FUEL |
| RU197085U1 (en) * | 2020-01-14 | 2020-03-30 | Михаил Евгеньевич Пузырев | Low temperature swirl furnace |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2067724C1 (en) * | 1994-12-29 | 1996-10-10 | Малое государственное внедренческое предприятие "Политехэнерго" | Low-emission swirling-type furnace |
| RU2253801C1 (en) * | 2004-07-12 | 2005-06-10 | Григорьев Константин Анатольевич | Vortex furnace |
| RU116203U1 (en) * | 2011-12-05 | 2012-05-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) | LOW EMISSION VORTEX FUEL |
| RU197085U1 (en) * | 2020-01-14 | 2020-03-30 | Михаил Евгеньевич Пузырев | Low temperature swirl furnace |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU226942U1 (en) * | 2024-04-11 | 2024-06-28 | Ооо "Энэр Инжиниринг" | Low emission vortex pulverized coal burner |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4969015B2 (en) | Solid fuel burner and combustion method using solid fuel burner | |
| KR970003606B1 (en) | A clustered concentric tangential firing system | |
| JPWO2002012791A1 (en) | Solid fuel burner and combustion method using solid fuel burner | |
| GB2486630A (en) | W-shaped flame boiler for multi-stage combustion with multi-ejection and its method thereof | |
| CN105627304A (en) | Strong-swirling-flow fuel staging ultra-low-nitrogen gas burner | |
| RU2067724C1 (en) | Low-emission swirling-type furnace | |
| JPH0268403A (en) | Solid fuel burner | |
| CN106287678B (en) | The burning tissues method of the middle and lower reaches of coal dust jet stream in circle of contact pulverized coal firing boiler | |
| CN107606601B (en) | A kind of hedging combustion pulverized coal boiler combustion organization method | |
| CN1005589B (en) | Low Excess Air Tangential Combustion Method | |
| JP2731794B2 (en) | High performance overfire air system for NOx control | |
| RU2661993C1 (en) | Combustion burner and boiler equipped with such burner | |
| CA2120903C (en) | Combined low no _burner and no _port | |
| RU2348861C1 (en) | Swirling-type furnace for solid fuel ignition | |
| RU2800199C1 (en) | Low emission vortex furnace | |
| JP5501198B2 (en) | Low NOx / low dust combustion method and boiler combustion chamber | |
| US12270541B2 (en) | Combustion system for a boiler with fuel stream distribution means in a burner and method of combustion | |
| JP3899457B2 (en) | Solid fuel burner and combustion method of solid fuel burner | |
| RU2006741C1 (en) | Furnace | |
| RU2052714C1 (en) | Combined furnace and its operation | |
| RU2132016C1 (en) | Swirling-type low-temperature furnace | |
| RU2050507C1 (en) | Combustion chamber | |
| RU2079779C1 (en) | Swirling-type furnace | |
| RU197085U1 (en) | Low temperature swirl furnace | |
| SU840556A1 (en) | Boiler |