Принципиальные схемы термической подготовки углей для организации безмазутной растопки и подсветки факела топочных камер котлов 4 страница

Горелочное устройство работает следующим образом. Пыль высокой концентрации (ПВК) через сопло 1 поступает внутрь циркуляционной трубы 5, куда одновременно подаётся высоконапорный воздух через сопла 15 от источника 16 через воздушный коллектор 19 и регулируемые поворотные лопатки завихрителя 17. В циркуляционной трубе 5 компоненты горючей смеси смешиваются и воспламеняются за счёт подсоса внутрь циркуляционной трубы 5 горячих топочных газов из топки 11 и лучистой составляющей факела топки, проникающей в циркуляционную трубу 5 через амбразуру 10 топки 11. При этом температура внутри циркуляционной трубы 5 может достигать 1200 ⁰С. Подсос газов из топки происходит за счёт разрежения, создаваемого тупым торцом 22 рассекателя 4 при обтекании его ПВК по расширяющемуся конусному каналу 21, так как происходит срыв потока по всему периметру тупого торца 22 рассекателя 4. Оптимальная растопочная концентрация по воздуху создается за счёт поворота лопаток завихрителя 17, регулирующего поступление воздуха в циркуляционную трубу 5 из воздушного коллектора 19, а оптимальная растопочная концентрация по пыли создаётся за счёт падения концентрации ПВК до растопочной при движении ПВК внутри расширяющегося конусного канала 21 до поступления пыли в циркуляционную трубу 5, при этом воздух не примешивается к пыли. После воспламенения пыли она из циркуляционной трубы 5 поступает в горелочный насадок 7, где смешивается с вторичным воздухом, поступающим из воздушного короба 13 от источника 14 горячего воздуха по кольцевому зазору 8, и далее пыль поступает через амбразуру 10 в топку 11 котла. В результате чёткого расчёта оптимальной растопочной концентрации компонентов горючей смеси, которая достигается по воздуху регулируемым поворотом лопаток завихрителя 17 и по пыли – регулируемым падением концентрации ПВК до

Рис.4.25. Усовершенствованное растопочное горелочное устройство для пыли высокой концентрацией в топке котла: 1 – сопло подачи пыли высокой концентрации (ПВК): 2 – коническая часть сопла 1; 3 – выходной торец сопла 1; 4 – рассекатель; 5 – циркуляционная труба; 6, 8 – кольцевые зазоры; 7 – горелочный насадок; 9 – выходной торец горелочного насадка 7; 10 – амбразура; 11 – топка котла; 12 – входной торец горелочного насадка 7; 13 – воздушный короб; 14 – источник горячего воздуха; 15 – сопла подачи высоконапорного воздуха; 16 – источник высоконапорного воздуха; 17 – лопаточный завихритель; 18 – вертикальная кольцевая вставка; 19 – воздушный коллектор; 20 – плоские пластины; 21 – конусный канал; 22 – тупой торец рассекателя 4

растопочной в конусном расширяющемся канале 21, а также путем создания высокой температуры внутри циркуляционной трубы 5 за счёт подсоса топочных газов из амбразуры 10 топки 11 котла в циркуляционную трубу 5 и лучистой составляющей факела топки, достигается быстрое воспламенение горючей смеси и полное выгорание пыли без избытка воздуха, что снижает образование окислов азота в отходящих дымовых газах, чем и достигается решение задачи изобретения.

На рис. 4.26,а изображён вертикальный разрез топки котла с установкой горелочного устройства с коленообразными выходными участками в торцевой стенке периферийной камеры сгорания в положении «для растопки котла», на рис.4.26,б – вертикальный разрез топки котла с установкой горелочного устройства с коленообразными выходными участками в положении «для подсветки» факелом горелочного устройства надподового пространства центральной камеры сгорания, на рис.4.26,в – горизонтальный разрез топки котла, с установкой горелочного устройства c дугообразными выходными участками в боковой стенке периферийной камеры сгорания.

Топка содержит центральную 1 и, по меньшей мере, одну периферийную 2 камеры сгорания, разделённые экраном 3 и сообщающиеся перепускным окном 4, горелочное устройство 5, заведённое внутрь периферийной камеры 1 сгорания через торцевую 6 или боковую 7 стенки периферийной камеры 2 сгорания и содержащее коаксиально установленные циркуляционную трубу 8 и горелочный насадок 9, с образованием кольцевого зазора 10 между ними, в расширенные входные торцы 11 и 12 которых заведены соосно входным участкам с кольцевыми зазорами 13 и 14 коаксиально установленные сопла 15 и 16 подачи, соответственно, пыли высокой концентрации (ПВК) и горячего воздуха. Эти сопла подачи соединены с источниками 17 и 18 пыли высокой концентрации (ПВК) и горячего воздуха, при этом сопла 15 и 16 установлены стационарно и неподвижно и жестко скреплены между собой на входных участках. Центральная камера 2 сгорания содержит под 19 и лётку 20 для выхода жидкого шлака, размещённые ниже пода 21 периферийной камеры 1 сгорания, выполненной в виде муфеля, причём циркуляционная труба 8 и горелочный насадок 9 жёстко скреплены между собой радиальными пластинчатыми вставками 22 и на своих выходных участках выполнены в виде колена 23 или дуги 24 и имеют возможность синхронного осевого поворота относительно сопел 15 и 16 подачи соответственно пыли высокой концентрации и горячего воздуха. В торцевой 6 (или боковой 7) стенке выполнено цилиндрическое отверстие 25, в которое с кольцевым зазором 26 заведены горелочный насадок 9 с циркуляционной трубой 8 внутри, имеющие возможность осевого поворота и продольного осевого перемещения относительно стенки 6 (или 7). При этом в кольцевом зазоре 26 может быть установлен подшипник (не обозначен) для облегчения осевого поворота и продольного осевого перемещения горелочного насадка 9 с циркуляционной трубой 8 внутри. Поворотный узел горелочного устройства 5 размещен вне периферийной камеры 2 сгорания в холодной зоне и включает попарно скреплённые на входных и выходных участках выходные торцы сопел 15 и 16 подачи пыли и воздуха и входные торцы 11 и 12 циркуляционной трубы 8 и горелочного насадка 9, телескопически заведённые друг в друга своими соответственно выходными и входными торцами, выполненными с кольцевыми зазорами 13 и 14 и обеспечивает не только осевой поворот горелочного насадка 9 с циркуляционной трубой 8 внутри относительно стационарных сопел 15 и 16 подачи пыли и воздуха, но и осевое продольное перемещение горелочного насадка 9 и циркуляционной трубы 8 относительно сопел 16 и 15 за счёт телескопического исполнения поворотного узла.

Внутри периферийной камеры 2 сгорания установлены две запальные горелки 27 – для прогрева муфеля периферийной камеры 2 и для прогрева выходного участка горелочного устройства 5, расположенного внутри периферийной камеры 2, перед растопкой котла, соединённые с источниками 28 и 29 соответственно легковоспламеняющегося топлива и горячего воздуха.

Для поворота горелочного устройства 5 установлен рычаг 30 в хомуте 31, охватывающем расширенный входной торец 12 горелочного насадка 9. Горелочное устройство 5 выполнено из термостойкой стали.

Топка работает следующим образом: включаются запальные горелки 27 при подаче легковоспламеняющегося топлива и воздуха от источников 28 и 29 топлива и воздуха, прогреваются периферийная камера 2 сгорания и выходной участок горелочного устройства 5, размещённый внутри периферийной камеры сгорания 2.

Затем в растопочном режиме подаются в горелочное устройство 5 пыль высокой концентрации (ПВК) с первичным воздухом и горячий воздух от источников 17 и 18 пыли (ПВК) и горячего воздуха. В растопочном режиме горелочное устройство 5 устанавливается с помощью рычага 30 так, что ось выходного участка его располагается горизонтально, а после растопки ось выходного участка направляется поворотом рычага 30 на лётку 20 центральной камеры 1 сгорания для подсветки факелом горелочного устройства 5 надподового пространства центральной камеры 1 сгорания с целью обеспечения надёжной эвакуации жидкого шлака из пода 19 центральной камеры 1 сгорания. Осуществляется синхронный осевой поворот одновременно горелочного насадка 9 и циркуляционной трубы 8, размещённой внутри горелочного 7 насадка, и жёстко скреплённого с ним. Для более точного направления факела горелочного устройства 5 на лётку 20 осуществляется также осевое синхронное продольное перемещение горелочного насадка 9 с циркуляционной трубой 8 внутри относительно стенки 6 (или 7) периферийной камеры 2 сгорания в зазоре 26 с одновременным осевым продольным перемещением относительно стационарных сопл 15 и 16 подачи пыли и горячего воздуха, обеспечиваемым зазорами 13 и 14 и телескопическим исполнением поворотного узла.

В горелочном устройстве 5 осуществляется ступенчатая подача горячего воздуха и ступенчатое смешение его с пылью, для чего используется система из двух коаксиальных труб – циркуляционной трубы 8 и горелочного насадка 9. Пыль высокой концентрации (ПВК) подается с первичным воздухом в сопло 15, на выходе из которого за счёт эжекции подсасывается через кольцевые зазоры 13 вторичный воздух, подаваемый из сопла 16.

В циркуляционной трубе 8 происходит турбулентное смешение пыли высокой концентрации со вторичным воздухом для разбавления ПВК до оптимальной растопочной концентрации и далее, на выходном торце циркуляционной трубы 8 пыль смешивается с третичным воздухом, выходящим из выходного торца горелочного насадка 9, где происходит воспламенение пыли от запальной горелки 27.

После стабилизации воспламенения запальные горелки 27 отключаются, а после выхода котла на рабочий режим, горелочное устройство 5 направляется осью своего выходного участка с помощью поворота рычагом 30 на лётку 20 для подсветки надподового пространства центральной камеры 1 сгорания и обеспечивает вытекание жидкого шлака из лётки 20.

Таким образом, благодаря возможности поворота и осевого продольного перемещения подвижной части горелочного устройства 5 обеспечивается не только растопка котла, но и подсветка надподового пространства центральной камеры 1 сгорания, что исключает застывание жидкого шлака и, как следствие, перерыв в работе котла, чем и достигается выполнение задачи изобретения, при этом поворотный узел вынесен за наружную стенку периферийной камеры 2 сгорания в холодную зону, что обеспечивает надёжность его работы.

Рис. 4.26,а. Безмазутное растопочное устройство с поворотной горелкой: 1,2 – центральная и периферийная камеры сгорания; 3 – экран; 4 – перепускное окно; 5 – горелочное устройство; 6, 7 – торцевая и боковая стенки периферийной камеры 2 сгорания; 8 – циркуляционная труба; 9 – горелочный насадок; 10, 13, 14, 26 – кольцевые зазоры; 11,12 – входные торцы циркуляционной трубы 8 и горелочного насадка 9;

15, 16 – коаксиальные сопла подачи пыли высокой концентрации (ПВК) и горячего воздуха17; 18 – источники (ПВК) и горячего воздуха; 19 – под центральной камеры 1 сгорания; 20 – лётка; 21 – под периферийной камеры 2 сгорания; 22 – радиальные пластинчатые вставки; 23 – колена; 24 - дуги; 25 – цилиндрическое отверстие;

27 – запальные горелки; 28,29 – источники легковоспламеняющегося топлива и горячего воздуха; 30 – рычаг; 31 – хомут

Рис. 4.26,б. Вертикальный разрез топки котла с установкой горелочного устройства с коленообразными выходными участками в положении «для подсветки» факелом горелочного устройства надподового пространства центральной камеры сгорания

Рис.4.26,в. Поворотная горелка топки котла, с установкой горелочного устройства c дугообразными выходными участками

На рис. 4.27,а,б,в изображёна принципиальная схема универсального горелочного устройства. Горелочное устройство содержит растопочную горелку 1, включающую циркуляционную трубу 2 с муфелем 3, размещённую в воздушном коробе 4, перед входным торцом которой установлено кольцевое сопло 5 подачи пыли высокой концентрации (ПВК), сопло 6 горячего воздуха, тангенциально пристыкованное к кольцевому соплу 5, и растопочная мазутная форсунка 7, установленная внутри кольцевого сопла 5 подачи ПВК, заведённого через фронтальную стенку 8 воздушного короба внутрь муфеля 3 циркуляционной трубы 2, а с противоположной стенки 9 воздушного короба 4 к нему пристыкован входным торцом горелочный насадок 10, выходной торец которого заведён внутрь амбразуры 11 горелочного устройства топки 12 котла, при этом оси циркуляционной трубы 2 и горелочного насадка 10 установлены горизонтально и диаметры их одинаковы. Горелочное устройство содержит также дополнительную горелку 13 с коаксиальными соплами 14 и 15 подачи ПВК и горячего воздуха, ось которой направлена на под (не обозначен) камеры сгорания топки 12 котла под острым углом к оси растопочной горелки 1.К соплу 14 подачи ПВК соосно может быть пристыковано сопло 6 подачи горячего воздуха для создания растопочной концентрации пыли на выходе из дополнительной горелки 13. Оси циркуляционной трубы 2 и горелочного насадка 10 установлены эксцентрично относительно друг друга и лежат в одной вертикальной плоскости с образованием между циркуляционной трубой и горелочным насадком в верхней их части зазора 16, через который в горелочный насадок 10 растопочной горелки 1 заведен выходной торец указанной дополнительной горелки 13, ось которой лежит в этой же вертикальной плоскости, при этом выходной и входной торцы внутренних поверхностей соответственно муфеля 3 и горелочного насадка 10 в нижней их части состыкованы между собой заподлицо, а входной торец дополнительной горелки 13 заведён внутрь воздушного короба 4 через его фронтальную стенку 8 над муфелем 3 циркуляционной трубы 2. Муфель может быть выполнен из фасонных клиновых кирпичей, фиксируемых в кожухе 17 муфеля 3, выполненном для удобства монтажа из нижнего и верхнего полуцилиндров 18 и 19, состыкованных в горизонтальной плоскости, при этом нижний полуцилиндр 18 установлен под муфелем 3 и закреплён на противоположных стенках воздушного короба 4, а верхний размещён над муфелем 3 и может быть выполнен из разъёмных полуколец.

При необходимости с целью увеличения подачи воздуха проходное сечение зазора 16 может быть расширено за счёт выполнения на воздушном коробе 4 откоса 20 в виде прилива с боковинами 21, скашивающего прямой угол в месте стыка воздушного короба 4 с горелочным насадком 10 в верхней его части. Сопла 5 и 14 подачи ПВК в растопочную и дополнительную горелки 1 и 13 соединены соответственно пылепроводами 22 и 23 с источником 24 ПВК через трёхходовой кран 25, причём выходной торец растопочной мазутной форсунки 7 установлен внутри кольцевого сопла 5 подачи ПВК в растопочную горелку.

Кольцевое сопло 5 подачи ПВК выполнено соосно муфелю 3 и размещено между коаксиальными внешним и внутренним патрубками 26 и 27, открытыми в муфель 3, и заглушено плоской кольцевой крышкой 28 с наружной стороны. К патрубку 26 тангенциально подсоединёны пылепровод 22 ПВК и воздушное сопло 6. Внутри патрубка 27 размещены

Рис. 4.27,а. Принципиальная схема универсального горелочного устройства: 1 – растопочная горелка; 2 – циркуляционная труба; 3 – муфель; 4 – воздушный короб; 5 – кольцевое сопло подачи пыли высокой концентрации (ПВК); 6 – сопло горячего воздуха; 7 – растопочная мазутная форсунка; 8, 9 – стенки воздушного короба 4; 10 – горелочный насадок; 11 – амбразура; 12 – топка котла; 13 – дополнительная горелка;

14, 15 – коаксиальные сопла подачи ПВК и горячего воздуха; 16 – зазор; 17 – кожух муфеля 3; 18,19; – нижний и верхний полуцилиндры кожуха 17; 20 – откос:

21 – боковины; 22,23 – пылепроводы; 24 – источник ПВК; 25 – трёхходовой кран;

26,27 – патрубки; 28,30 – кольцевые крышки; 29 – запальник; 31 – гляделка;

32 – источник горячего воздуха.

выходной торец растопочной мазутной форсунки 7 и запальник 29, заведённые через плоскую круглую крышку 30, установленную с наружной стороны с гляделкой 31. Воздушный короб 4 соединён с источником 32 горячего воздуха.

Горелочное устройство работает следующим образом: с помощью запальника 29 поджигается мазут в растопочной мазутной форсунке 7 и прогревается муфель 3 растопочной горелки 1.

После прогрева муфеля 3 до температуры самовоспламенения пыли в растопочном режиме на раскалённые стенки муфеля 3 через кольцевое сопло 5 тангенциально подается ПВК, поступающая от источника 24 ПВК через трёхходовой кран 25 и пылепровод 22, и горячий воздух через сопло 6. Аэросмесь воспламеняется при контакте со стенками муфеля 3 и поступает в горелочный насадок 10, в который через зазор 16 поступает горячий воздух из воздушного короба 4, При контакте с воздухом горючие летучие, выделившиеся из топлива в муфеле 3, воспламеняются и своим факелом поджигают коксовую основу, догорающую в камере сгорания топки 12

А-А

Рис.4.27,б. Поперечный разрез универсального горелочного устройства

Б-Б

Рис.4.27,в. Разрез Б-Б универсального горелочного устройства

котла. После растопки котла растопочная мазутная форсунка 7 отключается, а поступающая от источника 24 ПВК трёхходовым краном 25 постепенно переключается на сопло 14 подачи ПВК через пылепровод 23 на дополнительную горелку 13, в которую через сопло 15 подается горячий воздух. В факеле растопочной горелки 1 пыль, выходящая из выходного торца дополнительной горелки 13, воспламеняется и поступает в камеру сгорания топки 12, в её надподовое пространство, где сгорает и подсвечивает жидкий шлак, обеспечивая его безостановочную эвакуацию из лётки (не обозначена) топки 12 котла. Предлагаемое техническое решение позволяет с помощью одного горелочного устройства, содержащего две горелки – растопочную и дополнительную – повысить эффективность и экономичность воспламенения топлива и обеспечить надёжное вытекание жидкого шлака из камеры сгорания топки котла.

На рис. 4.28 изображена схема безмазутной растопки котла с индуктором. Предлагаемая система растопки содержит источник пыли 1, растопочную горелку 2, запально-сигнальное устройство 5, электронагреватель, выполненный в виде индуктора 7. Растопочная горелка 2 присоединена к периферийной камере сгорания 16, выполненной в виде муфеля и подключенной к центральной топочной камере котла 17, которая отделена от периферийной камеры 16 настенным экраном 18 и сообщается с ней перепускным окном 19. Растопка котла работает следующим образом. Включается индуктор 7 и запально-сигнальное устройство 5. Прогревается кольцевой канал 10 и муфель

Рис. 4.28. Растопочное горелочное устройство с индуктором в предтопке котла:

1 – источник угольной пыли; 2 – растопочная горелка; 3, 4 – основной и байпасный пылепроводы; 5 – запально-сигнальное устройство; 6 – линия горячего воздуха;7 – индуктор; 8 – катушка; 9 – магнитопровод; 10 – кольцевой канал; 11 – воздушный зазор;

12, 13 – входной и выходной патрубки кольцевого канала; 14 – электроизоляция;

15 – термоизоляция; 16 – периферийная камера сгорания; 17 – центральная камера сгорания топки котла; 18 – настенный экран; 19 – перепускное окно; 20 – источник легковоспламеняющегося топлива; 21 – наружная стенка кольцевого канала;

22, 23 – радиальные перегородки; 24 – внутренняя стенка кольцевого канала 10

периферийной камеры 16 за счет сгорания в нем легковоспламеняющегося топлива. Затем подается пыль от источника 1, которая за счет центробежной силы отбрасывается к наружной раскаленной стенке 21 кольцевого канала, затем пыль вновь измельчается при ударе об радиальную перегородку 23 и совместно с выделившимися горючими газами через выходной патрубок 13 поступает в растопочную горелку 2, в которой происходит воспламенение горючих газов от пламени запльно-защитного устройства 5. После стабилизации горения факела в растопочной горелке 2 и выхода её на рабочий режим, запально-сигнальное устройство 5 отключается, а затем отключается индуктор 7.

В виду того, что перед подачей в растопочную горелку 2 топки котла прогревается вся пыль, воспламенение происходит более эффективно и обеспечивает безотказность растопки котла, чем и достигается решение задачи данного технического предложения.