RU2704923C1

RU2704923C1 - Burner device (versions)

Info

Publication number: RU2704923C1
Application number: RU2018143451A
Authority: RU
Inventors: Николай Степанович Клепиков; Сергей Иванович Коломенский; Николай Сергеевич Шестаков; Дмитрий Александрович Титов; Геннадий Николаевич Хрусталёв
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Сибэнергомаш - БКЗ" (ООО "Сибэнергомаш - БКЗ")
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2019-10-31

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: invention relates to power engineering, to burner devices of a boiler, and can be used in boiler equipment. Burner device consists of main and discharge burners and is connected to dust concentrator with installed in it blading device and troughs of low-dusted and concentrated flows, connected by means of dust ducts with channels of low-dusted and concentrated flows, arranged together with secondary air channels inside main burner housing, waste burner is located above main burner housing, at that, removal of low-dusted flow from dust concentrator is divided into two discharge branch pipes, connected through dust ducts with channels of low-dust flow of main burner and with discharge burner, and in dust ducts of low-dusted flows control valves are installed.

EFFECT: higher quality of fuel combustion, reduced generation of nitrogen oxides at initial section of coal flame.

2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики, к горелочным устройствам котла, и может быть использовано в котельной технике.The invention relates to the field of energy, to the burner devices of the boiler, and can be used in boiler equipment.

Известно горелочное устройство, содержащее сопла аэросмеси и вторичного воздуха с рассредоточенной подачей аэросмеси (Методические указания по проектированию топочных устройств энергетических котлов под редакцией Э.Х. Вербовецкого и Н.Г. Жмерика, стр. 120, черт. 9.13).Known burner device containing nozzles of air mixture and secondary air with a dispersed supply of air mixture (Guidelines for the design of furnace devices of power boilers under the editorship of E.Kh. Verbovetsky and N.G. Zhmerik, p. 120, drawing 9.13).

К недостатку известного устройства относится использование аэросмеси или пылегазовой смеси, поступающей в сопла горелочного устройства после мельницы. Указанные смеси пылевидного топлива и относительно «холодного» отработавшего сушильного агента затрудняют воспламенение топлива и приводят к затягиванию его горения, особенно при работе котлов на углях повышенной влажности и зольности. Также к недостатку данного устройства следует отнести повышенное содержание кислорода в аэросмеси и пылегазовой смеси, что способствует более высокой генерации оксидов азота.A disadvantage of the known device is the use of aerosol or dust-gas mixture entering the nozzle of the burner device after the mill. These mixtures of pulverized fuel and relatively "cold" spent drying agent complicate the ignition of the fuel and lead to a delay in its combustion, especially when working boilers on coals of high humidity and ash content. Also a disadvantage of this device is the increased oxygen content in the air mixture and dust-gas mixture, which contributes to a higher generation of nitrogen oxides.

С целью отделения части балласта в виде влажного отработавшего сушильного агента от основной массы пылевидного топлива, которое поступает в основные горелочные устройства в котельной технике применяют специальные устройства - пылеконцентраторы (Пылеконцентраторы в топочной технике. Маслов В.Е. Энергия, 1977 г. стр. 30-33). Наиболее эффективным видом пылеконцентратора является центробежный пылеконцентратор, который по сравнению с жалюзийными и коленообразными имеет более высокую степень отделения пыли.In order to separate part of the ballast in the form of a wet spent drying agent from the bulk of the pulverized fuel, which enters the main burner devices in boiler technology, special devices are used - dust concentrators (dust concentrators in the combustion technology. Maslov V.E. Energia, 1977, p. 30 -33). The most effective type of dust concentrator is a centrifugal dust concentrator, which, in comparison with louvred and knee-shaped ones, has a higher degree of dust separation.

Известно горелочное устройство, содержащее корпус, каналы вторичного воздуха, соединенное с пылеконцентратором, в котором установлен лопаточный аппарат и отводы слабозапыленного и концентрированного потоков. Эти отводы соединены посредством пылепроводов с каналами слабозапыленного и концентрированного потоков аэросмеси. Канал слабозапыленной аэросмеси находится в сбросной горелке, расположенной над коробчатым корпусом основной горелки (Оксиды азота и теплоэнергетика, ООО «ЭСТ-М», 2001 г. Ходаков Ю.С. стр. 166, 167 Рис. 4.27).A burner device is known that comprises a housing, secondary air channels connected to a dust concentrator, in which a blade apparatus and taps of slightly dusty and concentrated flows are installed. These branches are connected by means of dust pipelines to the channels of slightly dusty and concentrated air mixture flows. The channel of slightly dusty air mixture is located in a waste burner located above the box-shaped body of the main burner (Nitrogen oxides and heat power engineering, EST-M LLC, 2001. Yu. S. Khodakov p. 166, 167 Fig. 4.27).

Указанное горелочное устройство является наиболее близким по своему техническому решению к заявленному и принято за прототип.The specified burner device is the closest in its technical solution to the declared one and is taken as a prototype.

Недостатком известного горелочного устройства, принятого за прототип, является повышенная ограниченность его применения для относительно высококалорийных топлив, особенно с низкими плавкостными характеристиками золы, что вызывает опасность шлакования и высокотемпературной коррозии поверхностей нагрева топочной камеры котла, и, как следствие, приводит к снижению его производительности. Высококонцентрированный горелочный поток с низким содержанием кислорода формирует восстановительную среду в области поверхностей нагрева топки, которая способствует дополнительно снижению плавкостных характеристик минеральной части топлива, что, в свою очередь, усиливает шлакование и высокотемпературную коррозию поверхностей нагрева топки котла.A disadvantage of the known burner device adopted for the prototype is the increased limitation of its use for relatively high-calorie fuels, especially with low fusibility characteristics of ash, which causes the danger of slagging and high-temperature corrosion of the heating surfaces of the boiler combustion chamber, and, as a result, leads to a decrease in its productivity. A highly concentrated burner stream with a low oxygen content forms a reducing medium in the area of the heating surfaces of the furnace, which further reduces the fusibility characteristics of the mineral part of the fuel, which, in turn, enhances slagging and high-temperature corrosion of the heating surfaces of the boiler furnace.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными, или эквивалентными предлагаемым. При этом, предлагаемое техническое решение не вытекает явным для специалиста образом из известного уровня техники и определенного заявителем.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, made it possible to establish that the applicant did not find a technical solution characterized by signs identical or equivalent to those proposed. Moreover, the proposed technical solution does not follow explicitly for a specialist from the prior art and determined by the applicant.

Заявляемое техническое решение позволяет, за счет установки канала слабозапыленного потока в корпусе горелки, путем поступления слабозапыленной горелочной струи в основную зону горения увеличить ее время пребывания в этой зоне, что приводит к глубокому выгоранию частиц топлива, находящихся в этой струе и, соответственно, к снижению потерь с неполнотой сгорания топлива, что увеличивает КПД котла. Кроме того, это решение позволяет снизить генерацию оксидов азота на начальном участке угольного факела, за счет снижения его температуры в зоне активного горения и организации горизонтальной ступенчатости горения, благодаря присутствию в указанной зоне концентрированного и слабозапыленного потоков. Подача слабозапыленного потока к внешней окружности создает окислительную среду по периферии факела и предохраняет поверхность нагрева топочной камеры от шлакования и коррозии концентрированной горелочной струей. При этом установка регулирующего клапана позволяет, при необходимости, изменять расход слабозапыленного потока.The claimed technical solution allows, due to the installation of a channel of a slightly dusty stream in the burner body, by entering a slightly dusty burner stream into the main combustion zone, to increase its residence time in this zone, which leads to a deep burnout of the fuel particles in this stream and, accordingly, to reduce losses with incomplete combustion of fuel, which increases the efficiency of the boiler. In addition, this solution makes it possible to reduce the generation of nitrogen oxides in the initial section of the coal plume by lowering its temperature in the active combustion zone and by organizing a horizontal combustion step due to the presence of concentrated and slightly dusty streams in this zone. The supply of a slightly dusty stream to the outer circumference creates an oxidizing medium along the periphery of the torch and protects the heating surface of the combustion chamber from slagging and corrosion by a concentrated burner jet. Moreover, the installation of a control valve allows, if necessary, to change the flow rate of slightly dusty flow.

Предложено горелочное устройство (вариант 1), содержащее корпус, каналы вторичного воздуха, соединенное с пылеконцентратором, с установленным внутри него лопаточным аппаратом и отводами слабозапыленного и концентрированного потоков, соединенных посредством пылепроводов с каналами слабозапыленного и концентрированного потоков, при этом, каналы слабозапыленного и концентрированного потоков расположены внутри корпуса горелки по разные стороны от вертикальной оси, а в пылепроводе слабозапыленного потока установлен регулирующий клапан.A burner device (option 1) is proposed, comprising a housing, secondary air ducts connected to a dust concentrator, with a spatula mounted inside it and taps of weakly dusty and concentrated flows, connected via dust pipes with channels of weakly dusty and concentrated flows, while channels of low dust and concentrated flows are located inside the burner housing on different sides of the vertical axis, and in the dust pipe of a slightly dusty flow a control valve is installed .

Предложено горелочное устройство (вариант 2), состоящее из основной и сбросной горелок, соединенное с пылеконцентратором с установленным внутри него лопаточным аппаратом и отводами слабозапыленного и концентрированного потоков, соединенных посредством пылепроводов с каналами слабозапыленного и концентрированного потоков, размещенных совместно с каналами вторичного воздуха внутри корпуса основной горелки, а также сбросную горелку, расположенную над корпусом основной горелки, при этом, отвод слабозапыленного потока от пылеконцентратора разделен на два отводящих патрубка, соединенных через пылепроводы с каналами слабозапыленного потока основной горелки и со сбросной горелкой, а в пылепроводах слабозапыленных потоков установлены регулирующие клапаны.A burner device (option 2) is proposed, which consists of a main and a waste burner connected to a dust concentrator with a spatula installed inside it and taps of slightly dusty and concentrated flows connected via dust pipes with channels of low dust and concentrated flows placed together with secondary air channels inside the main body burner, as well as a waste burner located above the main burner body, while removing a slightly dusty stream from the dust concentrator ora is divided into two outlet pipes are connected with channels through pyleprovody slabozapylennogo main burner and with a waste-stream burner, and in pyleprovodah slabozapylennyh flow regulating valves are installed.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства (вариант 1), на фиг. 2 - вид сверху устройства с топочной камерой (вариант 1), а на фиг. 3 - вид А устройства со стороны топочной камеры (вариант 1), на фиг. 4 - профиль общего вида устройства (вариант 2). на фиг. 5 - вид сверху устройства с топочной камерой (вариант 2), а на фиг. 6 - вид А устройства со стороны топочной камеры (вариант 2).The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a General view of the device (option 1), in FIG. 2 is a top view of a device with a combustion chamber (option 1), and in FIG. 3 is a view A of the device from the side of the combustion chamber (option 1), in FIG. 4 - profile general view of the device (option 2). in FIG. 5 is a top view of a device with a combustion chamber (option 2), and in FIG. 6 - view A of the device from the side of the combustion chamber (option 2).

Горелочное устройство (вариант 1) соединено с пылеконцентратором 1, с установленными внутри него лопаточным аппаратом 2, патрубком концентрированного потока 3, отводом слабозапыленного потока 4, соединенным с патрубком слабозапыленного потока 5. Патрубки концентрированного 3 и слабозапыленного 5 потоков соединены посредством пылепроводов 6 и 7 с каналами концентрированного 8 и слабозапыленного 9 потоков. Каналы концентрированного 8, слабозапыленного 9 потоков и каналы подачи вторичного воздуха 10 размещены внутри корпуса горелки 11. В пылепроводе слабозапыленного потока 7 установлен регулирующий клапан 12.The burner device (option 1) is connected to a dust concentrator 1, with a scapular apparatus 2 installed inside it, a branch pipe of a concentrated stream 3, a branch of a slightly dusty stream 4 connected to a pipe of a slightly dusty stream 5. The pipes of a concentrated 3 and slightly dusty stream 5 are connected by means of dust pipes 6 and 7 sec channels of concentrated 8 and slightly dusty 9 streams. Channels of concentrated 8, slightly dusty 9 streams and channels of secondary air supply 10 are located inside the burner body 11. In the dust pipe of the slightly dusty stream 7, a control valve 12 is installed.

Горелочное устройство (вариант 2) соединено с пылеконцентратором 1, с установленными внутри него лопаточным аппаратом 2, патрубком концентрированного потока 3, отводом слабозапыленного потока 4, соединенным с патрубками слабозапыленного потока 5 и 13. Патрубки концентрированного 3 и слабозапыленного 5 потоков соединены посредством пылепроводов 6 и 7 с каналами концентрированного 8 и слабозапыленного 9 потоков. Каналы концентрированного 8, слабозапыленного 9 потоков и каналы подачи вторичного воздуха 10 размещены внутри корпуса горелки 11. Патрубок слабозапыленного потока 13 соединен через пылепровод 14 со сбросной горелкой 15. В пылепроводах слабозапыленного потока 7 и 14 установлены соответственно регулирующие клапаны 12 и 16.The burner device (option 2) is connected to a dust concentrator 1, with a blade apparatus 2 installed inside it, a concentrated flow pipe 3, a low-dust stream 4 connected to low-flow stream pipes 5 and 13. The concentrated 3 pipes and low-dust 5 flows are connected by means of dust pipes 6 and 7 with channels of concentrated 8 and slightly dusty 9 streams. Channels of concentrated 8, slightly dusty flows 9 and supply channels of secondary air 10 are placed inside the burner body 11. A pipe of slightly dusty stream 13 is connected through a dust conduit 14 to a waste burner 15. In the dust conduits of a slightly dusty stream 7 and 14, control valves 12 and 16 are installed respectively.

Горелочное устройство (вариант 1) работает следующим образом. Готовая пыль совместно с отработанным сушильным агентом поступает в пылеконцентратор 1. В пылеконцентраторе 1 лопаточным аппаратом 2 пылегазовая смесь закручивается в результате воздействия на частицы топлива центробежной силы, за счет которой основная масса пылевидного топлива поступает на периферию и, далее, через патрубок 3 концентрированного потока и пылепровод 6 подается в каналы концентрированного потока 8, находящиеся в корпусе горелки 11. Далее, из каналов концентрированного потока 8, горелочная струя этого потока поступает в топочную камеру 17 касательно к условной внутренней окружности. При этом, в горелочной струе с высокой концентрацией пыли вследствие пониженного содержания в ней кислорода происходит уменьшение образования в факеле оксидов азота, при устойчивом воспламенении топлива на начальном участке горелочной струи вследствие пониженной концентрации в ней отработавшего сушильного агента. Слабозапыленный поток через центральную часть пылеконцентратора 1 поступает в отвод слабозапыленного потока 4 и, далее, через патрубок слабозапыленного потока 5 поступает в пылепровод 7, откуда в канал горелки слабозапыленного потока 9. Из каналов 9 горелочная струя слабозапыленного потока поступает в топочную камеру 17, касательно к условной внешней окружности. Подача слабозапыленного потока к внешней окружности создает окислительную среду по периферии факела и предохраняет поверхность нагрева топочной камеры от шлакования и коррозии концентрированной горелочной струей. При этом поступление слабозапыленной горелочной струи в основную зону горения увеличивает ее время пребывания в этой зоне, что приводит к глубокому выгоранию частиц топлива, находящихся в этой струе и, соответственно, к снижению потерь с неполнотой сгорания топлива, что увеличивает КПД котла. Для регулирования распределения потоков отработанного сушильного агента по каналам слабозапыленного 9 и концентрированного 8 потоков, в пылепроводе 7 установлен регулирующий клапан 12.The burner device (option 1) works as follows. The finished dust together with the spent drying agent enters the dust concentrator 1. In the dust concentrator 1 with a scapula 2, the dust-gas mixture is twisted as a result of the centrifugal force acting on the fuel particles, due to which the bulk of the pulverized fuel enters the periphery and, further, through the nozzle 3 of the concentrated stream and the dust pipe 6 is fed into the channels of the concentrated stream 8 located in the body of the burner 11. Further, from the channels of the concentrated stream 8, the burner stream of this stream enters the furnace the primary chamber 17 with respect to the conditional inner circle. At the same time, in a burner jet with a high dust concentration, due to a reduced oxygen content there is a decrease in the formation of nitrogen oxides in the flare, with stable ignition of the fuel in the initial section of the burner jet due to a reduced concentration of spent drying agent in it. The slightly dusty stream through the central part of the dust concentrator 1 enters the outlet of the lightly dusty stream 4 and, then, through the pipe of the lightly dusty stream 5 it enters the dust pipe 7, from where it enters the burner channel of the lightly dusty stream 9. From channels 9, the burner stream of the lightly dusty stream enters the combustion chamber 17, with respect to conditional outer circle. The supply of a slightly dusty stream to the outer circumference creates an oxidizing medium along the periphery of the torch and protects the heating surface of the combustion chamber from slagging and corrosion by a concentrated burner jet. At the same time, the entry of a slightly dusty burner jet into the main combustion zone increases its residence time in this zone, which leads to a deep burnout of the fuel particles contained in this jet and, accordingly, to a decrease in losses with incomplete combustion of fuel, which increases the boiler efficiency. To control the distribution of the flows of the spent drying agent through the channels of slightly dusty 9 and concentrated 8 flows, a control valve 12 is installed in the dust pipe 7.

Горелочное устройство (вариант 2) работает следующим образом. Готовая пыль совместно с отработанным сушильным агентом поступает в пылеконцентратор 1. В пылеконцентраторе 1 лопаточным аппаратом 2 пылегазовая смесь закручивается в результате воздействия на частицы топлива центробежной силы, за счет которой основная масса пылевидного топлива поступает на периферию и, далее, через патрубок 3 концентрированного потока и пылепровод 6 подается в каналы концентрированного потока 8 корпуса горелки 11. Далее, из каналов концентрированного потока 8, горелочная струя этого потока поступает в топочную камеру 17 касательно к условной внутренней окружности. При этом, в горелочной струе с высокой концентрацией пыли вследствие пониженного содержания в ней кислорода происходит уменьшение образования в факеле оксидов азота, при устойчивом воспламенении топлива на начальном участке горелочной струи. Слабозапыленный поток через центральную часть пылеконцентратора 1 поступает в отвод слабозапыленного потока 4 и, далее, разделяется на две части и через патрубки слабозапыленного потока 5 и 13 поступает в пылепроводы 7 и 14 соответственно, откуда в каналы слабозапыленного потока 9, находящиеся в корпусе основной горелки 11 и в сбросную горелку 15. Из каналов 9 горелочная струя слабозапыленного потока поступает в топочную камеру 17, касательно к условной внешней окружности. Подача слабозапыленного потока к внешней окружности создает окислительную среду по периферии факела и предохраняет поверхность нагрева топочной камеры от шлакования и коррозии концентрированной горелочной струей. При этом поступление слабозапыленной горелочной струи в основную зону горения увеличивает ее время пребывания в этой зоне, что приводит к глубокому выгоранию частиц топлива, находящихся в этой струе и, соответственно, к снижению потерь с неполнотой сгорания топлива, что увеличивает КПД котла. Другая часть слабозапыленной струи, поступающая в сбросную горелку 15, уменьшает количество балласта, поступающего в основную зону горения, что повышает устойчивость воспламенения и горения, что является актуальным для топлив с повышенной влажностью. Для регулирования распределения потоков отработанного сушильного агента по каналам слабозапыленного 9 и концентрированного 8 потоков, в пылепроводах 7 и 14 установлены регулирующие клапаны 12 и 16 соответственно.The burner device (option 2) works as follows. The finished dust together with the spent drying agent enters the dust concentrator 1. In the dust concentrator 1 with a scapula 2, the dust-gas mixture is twisted as a result of the centrifugal force acting on the fuel particles, due to which the bulk of the pulverized fuel enters the periphery and, further, through the nozzle 3 of the concentrated stream and the dust pipe 6 is fed into the channels of the concentrated stream 8 of the burner body 11. Then, from the channels of the concentrated stream 8, the burner stream of this stream enters the combustion chamber 17 to Regarding the conditional inner circle. At the same time, in the burner jet with a high concentration of dust, due to the reduced oxygen content in it, there is a decrease in the formation of nitrogen oxides in the plume, with stable ignition of the fuel in the initial section of the burner jet. The slightly dusty stream through the central part of the dust concentrator 1 enters the outlet of the lightly dusty stream 4 and, then, is divided into two parts and through the nozzles of the lightly dusty stream 5 and 13 it enters the dust pipes 7 and 14, respectively, from where it enters the channels of the lightly dusty stream 9 located in the main burner body 11 and into the discharge burner 15. From the channels 9, the burner stream of the slightly dusty stream enters the combustion chamber 17, with respect to the conditional outer circumference. The supply of a slightly dusty stream to the outer circumference creates an oxidizing medium along the periphery of the torch and protects the heating surface of the combustion chamber from slagging and corrosion by a concentrated burner jet. At the same time, the entry of a slightly dusty burner jet into the main combustion zone increases its residence time in this zone, which leads to a deep burnout of the fuel particles contained in this jet and, accordingly, to a decrease in losses with incomplete combustion of fuel, which increases the boiler efficiency. Another part of the slightly dusty jet entering the discharge burner 15 reduces the amount of ballast entering the main combustion zone, which increases the stability of ignition and combustion, which is relevant for fuels with high humidity. To control the distribution of the flows of the spent drying agent through the channels of slightly dusty 9 and concentrated 8 flows, control valves 12 and 16 are installed in the dust ducts 7 and 14, respectively.

Claims

1. Горелочное устройство, содержащее корпус, каналы вторичного воздуха, соединенное с пылеконцентратором с установленным внутри него лопаточным аппаратом и отводами слабозапыленного и концентрированного потоков, соединенными посредством пылепроводов с каналами слабозапыленного и концентрированного потоков, отличающееся тем, что каналы слабозапыленного и концентрированного потоков расположены внутри корпуса горелки по разные стороны от вертикальной оси, при этом в пылепроводе слабозапыленного потока установлен регулирующий клапан.1. A burner device comprising a housing, secondary air ducts connected to a dust concentrator with a spatula mounted inside it and taps of weakly dusty and concentrated flows, connected via dust pipes to channels of low dusty and concentrated flows, characterized in that the channels of low dusty and concentrated flows are located inside the housing burners on opposite sides of the vertical axis, while a control valve is installed in the dust pipe of a slightly dusty stream .

2. Горелочное устройство, состоящее из основной и сбросной горелок, соединенное с пылеконцентратором с установленным внутри него лопаточным аппаратом и отводами слабозапыленного и концентрированного потоков, соединенными посредством пылепроводов с каналами слабозапыленного и концентрированного потоков, размещенными совместно с каналами вторичного воздуха внутри корпуса основной горелки, при этом сбросная горелка расположена над корпусом основной горелки, отличающееся тем, что отвод слабозапыленного потока от пылеконцентратора разделен на два отводящих патрубка, соединенных через пылепроводы с каналами слабозапыленного потока основной горелки и сбросной горелки, при этом в пылепроводах слабозапыленных потоков установлены регулирующие клапаны.2. A burner device, consisting of a main and a waste burner, connected to a dust concentrator with a spatula installed inside it and taps of slightly dusty and concentrated flows, connected via dust pipes with channels of weakly dusted and concentrated flows, placed together with secondary air channels inside the main burner body, when this waste burner is located above the body of the main burner, characterized in that the removal of slightly dusty stream from the dust concentrator ra Halving outlet pipes connected via pyleprovody slabozapylennogo flow channels with the main burner and the waste burner, while in pyleprovodah slabozapylennyh flow regulating valves are installed.