Циклонная топочная камера

(56) Бадей В.В. двухступенчатое сжигание топлива в струйновихревых горелках на котле ПТВМ-100// Информационный листок Мг 89-0151. Укр. НИИЭТИ Госплана УССР. Киев, 1989(57) Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для сжигания твердого, жидкогои газообразного топлива. Камера содержит цилиндрический корпус в виде воздушной рубашки, внутренняя стенка которой снабжена щелевыми соплами и радиальными патрубками для подачи воздуха. Щелевые сопла расположены равномерно по внутренней стенке и удалены друг от друга на расстоянии 0,8-1,0 диаметра камеры. Ширина Щелевь 1 х сопел равна 0,05-0,1 диаметра камеры. Радиальные патрубки расположены на выходе из камеры. Изобретение обеспечивает повышение надежности и эффективности ЦИКЛОННОЙ топочной камеры.Изобретение относится К теплоэнергетике И может быть использовано для сжигания твердого,жидкого и газообразного топлива.Известны циклонные топочные Камеры для сжигания твердого топлива, состоящие из цилиндрического водоохлаждаемого корпуса с тангенциальными каналами подачи вторичного воздуха и осевыми каналами подачи пылеугольной аэросмеси и мазута,расположенными на торцевой водоохлаждаемой крышке. (Маршак Ю.А. Топочные устройства с вертикальными циклоннь 1 ми предтопками. М-Л. Энергия, 1966). Выходная часть камеры выполнена с пережимом, что способствует интенсификации процесса горения топлива. В таких топочных камерах сжигание твердого топлива осуществляется с жидким шлакоудалением, поэтому они применены для ограниченного ряда углей, имеющих низкую температуру плавления шлака. Кроме того, камеры характеризуются повышенной долей потери тепла с удаляемым жидким шлаком по сравнению с горением угля с сухим золоудалением, которое осуществляется с помощью обычных пылеугольных горелок. Применение же таких циклонных камер для сжигания углей с сухим золоудалением невозможно из-за абразивного износа и шлакования поверхности камеры. Другим недостатком этих камер для сжигания углей является высокий уровень оксидов азота, превышающий, как правило,нормативные значения в 2-2,5 раза. Это объясняется интенсивным горением топлива в ограниченном объеме камеры и соответственно высоким уровнем температур, при котором идет активное окисление азота топлива и воздуха. Эти конструкции циклонных камер могут использоваться и для сжигания жидкого топлива (мазута). Однако при этом горение мазута сопровождается недожогом, образованием сажи и шлакованием из-за наличия относительно холодных водоохлаждаемь 1 х стенок циклонной камеры вблизи фронта горения мазута.Известна Циклонная топочная камера для сжигания мазута (Бадей В.В. Двухступенчатое сжигание топлива в струйновихревых горелках на котле ПТВМ 100//Информлисток Не 89-0151, М. Энергия, 1989). Она состоит из воздухоохлаждаемого пустотелого корпуса с воздушной рубашкой. Воздух для горения топлива поступает через патрубок внутрь воздухоохлаждаемого корпуса, из которого направляется через аксиальнь 1 е и радиальные отверстия в топочный объем камеры в виде закрученного потока, интенсивно смешиваясь с подаваемым топливом. Выходная часть камеры выполнена в виде пережима, который для предотвращения обгорания охлаждается водой. Внутренняя поверхность топочной камеры футерована огнеупорным кирпичом. Конструкция патрубков дпя ввода воздуха и их расположение обеспечивают бь 1 строе смешение воздуха с топливом в корне факела,что способствует интенсификации горения топлива. Этому же способствует конфигурация выходной части камеры в вице пережима, которая обеспечивает рециркуляцию горячих дымовых газов. Интенси 23184 фикации горения и высокому уровню теплонапряженности способствует также наличие футерованной поверхности.Недостатком конструкции камеры является низкая надежность в эксплуатации из-за быстрого разрушения огнеупорной кладки под действием высокого уровня температуры факела, а также больших перепадов температуры при эксплуатационных остановках. Кроме того, камера подвержена частому шлайкованию, вызванному высоким уровнем температур на поверхности огнеупорного кирпича. Другим недостатком является повышенный уровень образования оксидов азота из-за высокой интенсивности процесса горения топлива в объеме камеры (500600 мг/м 3 при нормативе 300-350 мг/м 3).Задача изобретения - разработка циклонной топочной камеры, обеспечивающей повышение надежности и эффективности циклонной топочной камера при сжигании топлива.Для этого на внутренней стенке корпуса циклонной топочной камеры, содержащей пустотелый корпус с воздушной рубашкой, крышку, подводы воздуха и топлива на внутренней стенке корпуса от крышки до выхода выполнены тангенциальные сопла,отношение расстояния между которыми к внутреннему диаметру корпуса составляет 0,8-1,0, при этом отношение ширины тангенциального щелевого сопла к внутреннему диаметру корпуса равно О,05-0,1, а на выходе корпуса между тангенциальными щелевыми соплами выполнены радиальные сопла. Кроме того,крышка циклонной топочной камеры выполнена пустотелой и соединена патрубком с воздушной рубашкой корпуса, а байпасным патрубком - с подводом топлива.Такие соотношения указанных параметров, когда отношение расстояния между тангенциальньми соплами к внутреннему диаметру корпуса циклонной топочной камеры 1/13 находится в интервале 0,81,0, а отношение ширины тангенциального щелевого сопла к внутреннему диаметру корпуса Ь/В составляет 0,05-0,1, приводят к принципиальному отличию от обычных циклонных камер. Это позволяет за счет ввода вторичного воздуха через щелевые сопла создать газодинамический слой в пристенной области. При этом воздействие воздуха с топливом происходит только в периферийной части факела, что не позволяет чрезмерно интенсифицировать процесс горения в ядре факела. При этом из-за постепенного ввода воздуха в зону горения факела создаются благоприятные условия для снижения уровня образования оксидов азота. Кроме того, газодинамический слой с относительно низкой температурой и повышенной скоростью защищает поверхность стенок от температурного и абразивного воздействия. При сжигании твердого топлива газодинамический слой обеспечивает удаление золовых частиц из камеры в твердом состоянии, т.к. частицы, попадая в относительно холодный газодинамический слой, охлаждаются ниже температуры плавления минеральной части. Т.е. предлагае 5 мая топочная камера в отличие от обычных циклоннь 1 х камер обеспечивает горение угля с твердым золоудалением.При значении параметров 1/1 Э 1 и Ь/1 Э 0,1 эффективность газодинамической завесы резко снижается из-за увеличения толщины газодинамического слоя и длины охлаждаемого участка, что приводит к интенсивному перемешиванию топлива с воздухом. В опытах при значении 1/13 1,5 и Ь/1 ЭО,15 эффективность снизилась примерно в 2 раза. При этом температура стенки возрастает выше критической (больше 700 С), что является недопустимой для обычной стали. Кроме того, при такой температуре начинается интенсивное шлакование поверхности.При 1/1 Э 0,8 и Ь/1 Э 0,05 происходит усложнение конструкции из-за необходимости увеличения количества щелевых сопел (в 1,5-2 раза). Кроме того, повышается аэродинамическое сопротивление выше предела допустимого в топочной технике, а также снивается эффективность газовой завесы из-за чрезмерного уменьшения толщины газодинамического слоя.Для обеспечения устойчивого воспламенения и горения топлива в зависимости от его качества внутренняя стенка камеры имеет радиальные патрубки,через которые подается часть воздуха (примерно 10 ). Эти патрубки расположены в промежутках между щелевыми соплами на выходе из топочной камеры. Дополнительно для повышения надежности работы топочная камера ошиповывается и покрывается огнеупорной обмазкой. Для обеспечения устойчивого горения топлива в осевой части камеры воздушная рубашка цилиндрического корпуса соединена патрубком с пустотелой крышкой камеры, которая, в свою очередь, имеет байпасный патрубок для подачи части воздуха в устье факела в осевой части камеры. Такое исполнение возвращает часть тепла, переданного охлаждающей среде, обратно в процесс горения, что способствует повышенно теплового к.п.д. топочного устройства.Предлагаемая Циклонная топочная камера предназначена для сжигания как твердого, так и жидкого топлива. При сжигании угольной пыли дополнительно на крышке аксиально устанавливается улиточный подвод аэропыли, который при переводе устройства на сжигание мазута может сниматься. Принцип работы устройства как на твердом, так и на жидком топливе сохраняется одним и тем же.На фиг. 1 схематично представлен продольный разрез циклонной топочной камеры по А-АУстройство состоит из цилиндрического корпуса 1, образованного воздушной рубашкой 2 и пустотелой крышкой 3. Воздушная рубашка состоит из внешней стенки 4, снабженной подводом вторичного воздуха 5 и внутренней стенки 6, имеющей щелевые 7 и радиальные 8 сопла подачи вторичного воздуха в рабочий обьем камера. Внутренняя стенка 6 ошипована и покрыта огнеупорной обмазкой. Крышка 3соединена патрубком 12 с воздушной рубашкой цилиндрического корпуса и имеет байпасный патрубок 9 для перетока вторичного воздуха в осевую зону камеры. Крышка 3 снабжена также подводом 10 для подачи угольной аэросмеси И форсункой 11 для подачи мазута. Подвод аэросмеси 10 выполняется съемным при работе Циклонной топочной камеры на мазуте.Предлагаемая топочная камера на мазуте работает следующим образом. Вначале через воздушные сопла подается минимальное количество воздуха. Одновременно через форсунку 11 подается мазут. После воспламенения топлива производится постепенное увеличение расхода воздуха до требуемого по режиму. При этом большая часть воздуха через воздушную рубашку подается в щелевые сопла 7, в которых он формируется в виде пристенных плоских струй. Последние, распространяясь вдоль внутренней цилиндрической поверхности камеры, создают вращающийся газодинамический слой, который, с одной стороны, защищает поверхность от воздействия температур и шпакования, а в случае горения угля - от абразивного износа. С другой стороны, этот воздух частично вступает во взаимодействие с топливом,обеспечивая постепенный ввод воздуха в процесс горения.Часть воздуха (до 10 ) в случае необходимости пропускается через радиальные патрубки 8 и обеспечивает стабилизацию горения топлива. При необходимости они могут перекрываться. Другая небольшая часть (примерно 10-15 ) перепускается через патрубок 12 в крышку 3 и далее через байпасный патрубок 9 в устье факела в осевую часть топочной камеры, участвуя в процессе воспламенения и частичного горения топлива. По мере надобности расход воздуха через байпас может регулироваться заслонкой.Предлагаемая конструкция топочной камеры может быть использована для сжигания твердого и жидкого топлива на котлоагрегатах практически любой мощности. Она может быть использована также для сжигания газа.1. Циклонная топочная камера, содержащая пустотелый корпус с воздушной рубашкой, крышку,подводы воздуха и топлива, отличающаяся тем, что на внутренней стенке корпуса от крышки до выхода выполнены тангенциальные щелевые сопла, отношение расстояния между которыми к внутреннему диаметру корпуса составляет 0,8-1,0, при этом отношение ширины тангенциального щелевого сопла к внутреннему диаметру корпуса равно 0,05-0,1, а на выходе корпуса между тангенциальными щелевыми соплами выполнены радиальные сопла.2. Камера по п. 1, отличающаяся тем, что крь 1 шка выполнена пустотелой и соединена патрубком с воздушной рубашкой корпуса, а байпасным патрубком - с подводом топлива.Верстка Казпатент, исполнитель Л.Н.Анищенко Корректор Т.И.ГорпиНеНко Ответственный за выпуск Э.З. Фаизова