SU1763801A1 - Способ ступенчатого сжигани топлива - Google Patents

Abstract

Использование: на тепловых электростанци х . Сущность изобретени : в камеру сгорани  1 подают струи топлива в смеси с газообразным агентом через горелки 2. В вышерасположенную зону камеры сгорани  1 с температурой топочных газов не более 1500°С и с расходом, равным 30-50% от количества воздуха, необходимого дл  сгорани  всего топлива, через сопла 3 осуществл ют ввод струй вторичного воздуха с иаклЬном вниз. Начальный динамический напор подачи струй вторичного воздуха превышает динамический напор подачи в обь- ём камеры сгорани  1 Струй топлива в смеси С газообразным агентом. 1 з. п. ф. 5 ил. ;

Description

/1

А-А

ч о

W 00

о

Фие

Изобретение относитс  к способам сжигани  топлива и может быть использовано на тепловых электростанци х.

Известен способ стехиометрического сжигани  топлива, при котором весь потребный дл  горени  воздух подают в топочный обьем вместе с топливом через горелки (1)

Недостатком этого способа сжигани   вл етс  повышенное содержание оксидов азота в продуктах горени , а при пылевидном сжигании некоторых углей и неустойчивое зажигание факела

Известен также способ - прототип гту- пенчатого сжигани  топлива в топке с вертикальной камерой сгорани , включающий подачу в нижнюю зону камеры сгорани  струй топлива в смеси с газообразным агентом с образованием топочных газов и ввод в поток этих газов в вышераспооженной зоне камеры сгорани  струй вторичного воздуха С наклоном вниз (2)

Недостатком способа-прототипа  вл етс  низка  эффективность ступенчатого сжигани  топлива, в частности, мала  степень уменьшени  образовани  Оксидов азота в топочном обьеме. Это объ сн етс  тем, что в этом способе ступенчатого сжигани  не регламентирован режим ввода струй вторичного воздуха (их начальный расход, динамический напор и температурный интервал факела, относ щийс  к зоне ввода струй)

Целью изобретени   вл етс  уменьшение образовани  оксидов азота и повышение эффективности сжигани  топлива.

Указанна  цель достигаетс  тем. что предлагаемый способ струпенчатого сжигани  топлива в топке с вертикальной камерой сгорани , как и способ-прототип, включает подачу в нижнюю зону камеры сгорани  струй топлива в смеси с газообразным агентом с образованием топочных газов и ввод в поток этих газов в вышерасположенной зоне камеры сгорани  струй вторичного воздуха с наклоном вниз. В отличие от способа-прототипа струи вторичного воздуха ввод т в поток топочных газов с температурой последних не более 1500°С, с расходом, равным 30-50% от количества воздуха, необходимого дл  сгорани  всего топлива, и с начальным динамическим напором, превышающим начальный динамический напор подачи струй топлива в смеси с газообразным агентом.

Дл  достижени  наибольшего эффекта подачу струй топлива в смеси с газообразным агентом и овод струй вторичного воздуха осуществл ют тангенциально.

Предложенный способ ступенчатого сжигани  топлива может быть реализован при различных модификаци х компоновки сопел вторичного воздуха в зависимости от

особенностей компоновки котла, топки и го- релочных устройств.

На фиг. 1 показана топка С односторонним двухъ русным расположением восьми горелок и односторонним размещением в

0 вертикальных плоскост х установки горелок наклонённых вниз четырех сопел вторичного воздуха; на фиг. 2 - в TO.I же топке сопла в количестве 5 шт. установлены со смещением на 0,5 шага относительно ука5 занных выше плоскостей расположени  горелок; на фиг. 3 - топка с двухсторонним встречным размещением восьми горелок и двусторонним размещением восьми сопел вторичного воздуха, наклоненных вниз

0 (центры выходных сечений и оси горелок размещены в вертикальных плоскост х установки горелок), на фиг 4 - при том же расположении горелок в той же топке центры выходных сечений сопел размещены

5 аналогично фиг. 3, а их оси расположены в параллельных вертикальных плоскост х по встречно смещенной схеме; на фиг. 5 - топка квадратного сечени  (она снабжена восемью тангенциально направленными

0 горелками, размещенными по две на всех четырех ее стенах, и восемью наклоненными вниз соплами вторичного воздуха, также тангенциально направленными и установленными по две на всех четырех стенах топ5 ки).

Изображенные на фиг. 1 - 5 топки содержат; вертикальные камеры сгорани  1, горелки 2 и сопла вторичного воздуха 3, размещенные на фиг. 1, 2 - на одной стене

0 4, нз фиг. 3, 4 - на двух противолежащих вертикальных стенах 4, на фиг. 5 - на четырех таких стенах А и расположенные над камерами 1 поворотные газоходы 5.

В указанных на фиг. 1-5 топках пред5 ложенный способ ступенчатого сжигани  топлива реализуетс  следующим образом. В нижнюю зону вертикальных камер сгорани  1 подают струи смеси топлива с газообразным агентом (первичным воздухом или

0 дополнительно к нему с газами рециркул ции ) через горелки 2. В поток гор щих топо- чных газов, движущихс  в вышерасположенной зоне камеры сгорани  1, ввод т с наклоном вниз струи вторичного

5 воздуха. Его ввод осуществл ют через сопла 3, рассредоточенные по крайней мере по ширине одной из вертикальных противоположных стен 4, причем на такой высоте по отношению к уровню подачи через горелки 2 топлива, при которой исключаетс  попадание вторичного воздуха в высокотемпераурную зону объема камеры сгорани  1 с емпературой топочных газов более 1500°С. Поэтому в зоне дожигани  топлива во второй ступени горени ) образование 5 термических оксидов азота, генераци  которых происходит по экспоненциальной зависимости от температуры, начина  с Т 1550°С, маловеро тно. Вследствие прин ти  расхода вторичного воздуха через со- 10 пла 3 не менее 30% от количества воздуха, необходимого дл  сгорани  всего топлива, в высокотемпературной зоне объема камеры 1 (в первой ступени горени ), где Ь 1550°С, локальный коэффициент избытка 15 первичного воздуха, который подаетс  через горелки 2, составл ет не более 0,85. Горение топлива с указанной нехваткой кислорода сопровождаетс  значительным уменьшением образовани  как термиче- 20 ских (несмотр  на высокую температуру), так и топливных оксидов азота. Образование топливных оксидов азота в зоне дожигани  (во второй ступени горени ), где локальный коэффициент избытка воздуха 25 может быть больше 1,0 маловеро тно, т. к. в результате предварительного термического разложени  соединений, содержащий топливный азот, последний превращаетс  в молекул рный, а его окисление в зоне дожи- 30 гани  исключаетс  из-за низкого температурного уровн  (Т«1550°С). В св зи с высоким уровнем ввода вторичного воздуха через сопла 3 процессы его перемешивани  с недогоревшим топливом и дожигание по- 35 следнего преимущественно в верхней части камеры сгорани  1 с завершением горени  топлива в поворотном газоходе 5 должны быть интенсифицированы. Интенсификаци  указанных процессов нар ду с накло- 40 ном сопел 3 вниз и рассредоточением их по ширине стен 4 может быть обеспечена за счет прин ти  повышенного начального динамического напора ввода струй вторичного воздуха, по крайней мере превышающего 45 динамический напор подачи струй топлива в смеси с газообразным агентом через горелки 2. Вторичный воздух должен вводитьс  в объем камеры сгорани  1 с максимально возможным напором, практи- 50 чески равным полному давлению воздуха на выходе из воздушного подогревател . Это можно достигнуть свед  до минимума гидравлические потери на тракте: воздушный подогреватель - выходное сечение сопла 3, 55 тогда как на тракте: воздушный подогреватель - выходное сечение горелки 2 гидрав- лические потери могут быть весьма существенными, например, на завихриваю- щих аппаратах горелок 2. Дл  повышени 

начального динамического напора струй вторичного воздуха в услови х имеющегос  запаса по напору дутьевых вентил торов можно установить специальные дроссели на тракте: воздушный подогреватель - горелка 2 и одновременно уменьшить проходное сечение сопел 3. При отсутствии указанного запаса по напору дутьевых вентил торов можно идти на использование дополнительных воздухоподающих устройств, установленных в тракте вторичного воздуха. Ввод существенно наклоненных вниз струй вторичного воздуха с повышенным (точнее максимально возможным) динамическим напором при коэффициенте избытка вторичного воздуха ,3-0,5 позвол ет обеспечить благопри тную аэродинамику перемешивани  реагентов в зоне дожигани . Встречно-поперечное обтекание топочными газами, содержащими недогоревшее топливо, струй вторичного воздуха при высокой эжекционной способности последних , способствует интенсификации процессов перемешивани  реагентов и дожигани  топлива. Наоборот, ввод вторичного воздуха невысоконапорными (в лыми) стру ми приводит к тому, что восход щий поток топочных газов легко разворачивает эти струи вверх. В этом случае интенсивность процесса перемешивани  снижаетс , что характерно дл  аэродинамики спутных потоков. В услови х высокого расположени  сопел вторичного воздуха 3, по существу , вблизи поворотного газохода 5, это чревато по влением недожога топлива.

Как показали исследовани , расход вторичного воздуха должен составл ть 30-50% от количества воздуха, необходимого дл  сгорани  всего топлива. Начальный динамический напор струй вторичного воздуха должен быть максимально возможным, причем, по крайней мере, он должен превышать динамический напор подачи струй топлива в смеси с газообразным агентом. Рекомендуетс  следующий пор док определени  уров- н  ввода струй вторичного воздуха. Методом зонального теплового расчета определ етс  крива  падени  средней температуры факела по высоте камеры сгорани  за счет увеличени  суммарной отдачи тепла экранным трубам посредством излучени . В точку, лежащую на вертикальной оси камеры сгорани  и характеризующуюс  средней температурой факела 1500°С, направл ют геометрические оси наклоненных вниз сопел вторичного воздуха, тем самым, определ   уровень ввода его струй. При этом, как показали исследовани , оптимальными по услови м перемешивани   вл ютс  угла наклона сопел, равные 25-50° по отношению к горизонтальной плоскости. В услови х топок с тангенциально направленными горелками и соплами дл  интенсификации перемешивани  и дожигани  топлива ввод струй вторичного воздуха и топлива в смеси с газообразным агентом целесообразно осуществл ть с противоположным направлением тангенциальной закрутки при меньшем диаметре условного тела вращени , относ щегос  к стру м вторичного воздуха (фиг. 5).

Использование предложенного способа ступенчатого сжигани  позвол ет умень- шить образование оксидов азота в топочном объеме при повышении экономичности сжигани  топлива.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Способ ступенчатого сжигани  топлива в топке с вертикальной камерой сгора- ни , включающий подачу в нижнюю зону

   По А-Д Фиг.. У

   камеры сгорани  струй топлива в смеси с газообразным агентом с образованием топочных газов и ввод в поток этих газов в вышерасположенной зоне камеры сгорани  струй вторичного воздуха с наклоном вниз, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  образовани  окислов азота и повышени  эффективности сжигани  топлива , струи вторичного воздуха ввод т в поток топочных газов с температурой последних не более 1500°С, с расходом, равным 30- 50% от общего количества воздуха, необходимого дл  сгорани  всего топлива, и с начальным динамическим напором, превышающим начальный динамический напор подачи струй топлива в смеси с газообразным агентом. - - / „
2. 2. Способ по п. 1,обличающийс  тем, что подачу струй топлива в смеси с газообразным агентом и ввод струй вторичного воздуха осуществл ют тангенциально.

   2W.2

   Фиг 5

   По Б-Б cpuz, 3

   2

   t.1 «Ч II

   3,

   2

   5

   2

   Л

   2

   - ««™™/ . j

   4

   0. 4

   / PU2.S 2