Результат интеллектуальной деятельности: ТОПКА

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на котлах тепловых электростанций при сжигании угольной пыли и природного газа.

Известна топка, содержащая вертикальную призматическую камеру сгорания с вертикальной плоскостью симметрии, параллельные между собой и вертикальной плоскостью симметрии фронтовую и заднюю стены, параллельные между собой боковые стены, установленные на фронтовой стене в два горизонтальных ряда пылегазовые горелки с осесимметричными воздушными, пылеугольными и газовыми соплами, имеющими собственные совмещенные между собой вертикальные плоскости симметрии (Комбинированное сжигание природного газа и пыли челябинского угля в вихревых горелках / A.M. Хидиятов, В.В. Осинцев, Щапин Н.М. и др. // Электрические станции, №6, 1987. - с.25-28). Недостаток топки - высокий уровень температуры факела, обуславливающий расплавление частиц сопутствующей угольной породы и активное их налипание на стены, быстрое перегорание металлоконструкций и разрушение обмуровки горелок, повышенную активность окисления азота воздуха, вводимого для горения в топку и высокий уровень вредных для здоровья и окружающей среды оксидов азота в продуктах сгорания. Кроме того высок недожог газа и пыли твердого топлива.

Известна топка, содержащая вертикальную призматическую камеру сгорания с вертикальной плоскостью симметрии, параллельные между собой и вертикальной плоскостью симметрии фронтовую и заднюю стены, параллельные между собой боковые стены, установленные на боковых стенах в два горизонтальных ряда горелки, оснащенные осесимметричными соплами для ввода в топку воздуха, угольной пыли и газа, имеющими собственные вертикальные плоскости симметрии (Сжигание челябинского угля, природного, коксового и доменного газов в котлах ПК-14 ТЭЦ металлургического комбината / В.В. Осинцев, В.В. Осинцев, Кузин В.И. и др. // Промышленная энергетика, №12, 1989. - с.35-39). Топка имеет тот же недостаток - высокий уровень факела, развиваемый горелками, активное разрушение их металлоконструкций и обмуровки, высокое содержание оксидов азота в продуктах сгорания, повышенный недожог топлива.

Известна топка, содержащая фронтовую, заднюю и боковые стены, установленные на стенах многофункциональные горелки с имеющими собственные вертикальные плоскости симметрии вертикально-щелевыми пылевыми и воздушными соплами и размещенными в вертикальные ряды осесимметричными газовыми соплами (патент РФ №2309332; F23D 17/00 от 13.06.2006 г.; Б.И. №30, 2007 г.). Недостаток топки - по прежнему высокий уровень концентрации оксидов азота в отводимых продуктах сгорания и повышенный недожог пылеугольного топлива.

Известна топка, содержащая вертикальную призматическую камеру сгорания с вертикальной плоскостью симметрии, параллельные между собой и вертикальной плоскостью симметрии фронтовую и заднюю стены, параллельные между собой боковые стены, установленные на боковых стенах многофункциональные горелки с имеющими собственные вертикальные плоскости симметрии вертикально-щелевыми пылевыми и воздушными соплами и размещенными в вертикальных рядах осесимметричными газовыми соплами, причем вертикальные плоскости симметрии всех сопл горелок направлены по касательной к окружностям в центре топочной камеры (патент РФ №2370701; F23C 5/32 от 04.05.2008 г.; Б.И. №29, 2009 г.). Недостаток топки - повышенный недожог пылеугольного топлива.

Известна наиболее близкая к заявляемому устройству топка, содержащая вертикальную призматическую камеру сгорания с вертикальной плоскостью симметрии, окно выпуска продуктов сгорания, холодную воронку и примыкающие к ней параллельные между собой и вертикальной плоскостью симметрии фронтовую и заднюю стены, а также параллельные между собой боковые стены, установленные на боковых стенах в два горизонтальных ряда многофункциональные горелки с имеющими собственные вертикальные плоскости симметрии вертикально-щелевыми пылевыми и воздушными соплами и размещенными в вертикальных рядах осесимметричными газовыми соплами, причем в верхнем горизонтальном ряду установлено четыре горелки по две на каждой из боковых стен, вертикальные плоскости симметрии всех сопл горелок верхнего ряда направлены по касательной к окружностям в центре топочной камеры, в нижнем горизонтальном ряду установлено две горелки по одной на каждой из боковых стен (Перевод котла БКЗ-220 на технологию ступенчатого сжигания топлива / В.В. Осинцев, А.К. Джундубаев, В.Я. Гигин и др. // Электрические станции, №11, 1991. - с.17-22). Недостаток топки - повышенный недожог пылевидного топлива и увеличенный выход оксидов азота с продуктами сгорания при размещении горелок в два горизонтальных ряда на боковых стенах.

Задача изобретения - снижение недожога пылеугольного топлива и концентрации оксидов азота в продуктах сгорания, покидающих топку с многофункциональными горелками, размещенными в два горизонтальных ряда на боковых стенах.

Для этого в топке, содержащей вертикальную призматическую камеру сгорания с вертикальной плоскостью симметрии, окно выпуска продуктов сгорания, холодную воронку и примыкающие к ней фронтовую и заднюю стены, параллельные вертикальной плоскости симметрии, а также параллельные между собой боковые стены, установленные на них в два горизонтальных ряда многофункциональные горелки, имеющие вертикально-щелевые пылевые и воздушные сопла с собственными вертикальными плоскостями симметрии и осесимметричные газовые сопла, размещенные в вертикальных рядах, причем в верхнем горизонтальном ряду установлено четыре горелки по две на каждой из боковых стен, вертикальные плоскости симметрии всех сопл горелок верхнего ряда направлены по касательной к окружностям в центре топочной камеры, в нижнем горизонтальном ряду установлено две горелки по одной на каждой из боковых стен, согласно изобретению, вертикальные плоскости симметрии пылевых сопл горелок нижнего горизонтального ряда совмещают с вертикальной плоскостью симметрии камеры сгорания, воздушное сопло одной из горелок смещают к фронтовой стене, а ее газовые сопла устанавливают со стороны задней стены, воздушное сопло другой горелки смещают к задней стене, а ее газовые сопла устанавливают со стороны фронтовой стены.

Совмещением вертикальных плоскостей симметрии пылевых сопл нижнего горизонтального ряда с вертикальной плоскостью симметрии камеры сгорания, смещением к фронтовой стене воздушного сопла одной из горелок и установкой ее газовых сопл со стороны задней стены, смещением к задней стене воздушного сопла другой горелки и установкой ее газовых сопл со стороны фронтовой стены снижается недожог пылеугольного топлива и концентрация оксидов азота в продуктах сгорания, покидающих топку, чем достигается решение поставленной задачи изобретения.

Предлагаемая топка схематично представлена на чертежах. На фиг.1 - вертикальный разрез топки, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 с горелками верхнего горизонтального ряда, на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1 с горелками нижнего горизонтального ряда.

Топка на фиг.1, 2, 3 содержит вертикальную призматическую камеру сгорания 1 с вертикальной плоскостью симметрии α, окно выпуска продуктов сгорания 2, холодную воронку 3 и примыкающие к ней фронтовую и заднюю стены 4, 5 соответственно параллельные вертикальной плоскости симметрии α, а также параллельные между собой боковые стены 6, 7, установленные на боковых стенах 6, 7 в два горизонтальных ряда многофункциональные горелки 8, 9 с вертикально-щелевыми пылевыми и воздушными соплами 10, 11 и 12, 13 соответственно и размещенными в вертикальных рядах осесимметричными газовыми соплами 14, 15; все сопла имеют собственные вертикальные плоскости симметрии β₁, γ₁, δ₁ и β₂, γ₂, δ₂; в верхнем горизонтальном ряду (фиг.2 - разрез А-А на фиг.1) установлено четыре горелки 8 по две на каждой из боковых стен 6, 7; вертикальные плоскости симметрии β₁, γ₁, δ₁ всех сопл 10, 12, 14 горелок 8 верхнего ряда направлены по соответствующим касательным В, G, Е к окружностям D₁ и D₂ в центре топочной камеры 1; в нижнем горизонтальном ряду установлено две горелки 9 по одной на каждой из боковых стен 6, 7 (фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.1); особенностью топки на фиг.1, 2, 3 является совмещение вертикальных плоскостей симметрии β₂ пылевых сопл 11 горелок 9 нижнего горизонтального ряда с вертикальной плоскостью симметрии а камеры сгорания 1, смещение к фронтовой стене 4 воздушного сопла 13 одной из горелок 9 на боковой стене 6 и установка ее газовых сопл 15 со стороны задней стены 5, смещение к задней стене 5 воздушного сопла 13 другой горелки 9 на боковой стене 7 и установка ее газовых сопл 15 со стороны фронтовой стены 4. Холодная воронка 3 и стены 4, 5, 6, 7 экранированы трубами 16 с нагреваемой рабочей средой (вода, пар).

Работа топки осуществляется путем подачи в камеру сгорания 1 через горелки 8, 9 реагентных потоков воздуха, угольной пыли, газа. Потоки реагентов вступают в экзотермическую реакцию с выделением теплоты, отводимой трубами 16 с нагреваемой средой; продукты сгорания выводятся из камеры 1 через окно 2 для дальнейшего нагрева воды и пара и вывода в атмосферу через дымовую трубу (элементы котла, подключаемые к окну 2 и дымовая труба на чертежах не показаны).

Совмещением вертикальных плоскостей симметрии β₂ пылевых сопл 11 горелок 9 нижнего горизонтального ряда с вертикальной плоскостью симметрии а камеры сгорания 1, смещением к фронтовой стене 4 воздушного сопла 13 одной из горелок 9 на боковой стене 6 и установкой ее газовых сопл 15 со стороны задней стены 5, смещением к задней стене 5 воздушного сопла 13 другой горелки 9 на боковой стене 6 и установкой ее газовых сопл 15 со стороны фронтовой стены 4 снижается недожог пылеугольного топлива и концентрация оксидов азота в продуктах сгорания, покидающих топку, чем достигается решение поставленной задачи изобретения.

Практическое применение изобретения связано с котлами БКЗ-220 и котлами других типов, оснащенных топками с многофункциональными горелками, размещаемыми на боковых стенах в два горизонтальных ряда, при установке в верхнем ряду четырех горелок по две на каждой из боковых стен, а в нижнем ряду двух горелок по одной на каждой из боковых стен. Перевод котла БКЗ-220 на технологию сжигания топлива с использованием настоящего изобретения снижает недожог твердого топлива на 0,5-1,5%, уменьшает концентрацию оксидов азота в продуктах сгорания на ~40%.