Топка

)5 Е 23 С 5/08 ЕНИЯ устроиствам быть испольГОСУДАРСТВЕОЫЙ КОМИТЕТГО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТ ЛЬСТВУ(71) Московский энергетический институт(57) Изобретение относитсядля сжигания топлива,може Изобретение относи 1 ся к устройствам для сжигания топлива и может быть использовано на тепловых электростанциях.Известны топки, содержащие вертикальную призматическую камеру сгорания, на двух больших стенках которой, по крайней мере в одном ярусе, установлены расположеннье одна против другой и соосно направленные горелки,Недостатками таких топок являются позднее зажигание топлива и неустойчивое положение ядра факела, а также значительное образование окислов азота.Частично эти недостатки устранены в топке-прототипе, содержащей вертикальную прямоугольную камеру сгорания с горелками, размещенными на одной иэ больших ее стенок в два яруса одна над другой, наклонно вниз и тангенциально к условным вертикальным телам вращения, и воздушными соплами, установленными в двух ярусах на противоположной большой стенке камеры против горелок и тангенциО 1702092 эовано на тепловых электростанциях и по зволяет повысить экономичность и снизить содержание окислов азота в продуктах сгорания, Это достигается тем, чтс камеры сгорания снабжены дополнительными горелками, размещенными под воэлушными соплами против горелок нижнего яоусэ и аналогично последним, горелки и воздушные сопла в своик ярусах установлены с одинаковым углом наклона горизонтальной проекции их осей к большим стенкам, нэ которых они расположены, причем у ол наклона горизонтальной проекции осей горелок нижнего яруса меньше аналогичного угла наклона горелок и сопл верхнего яруса.1 з,п. ф-лы, 3 ил. ально направленными к тем же телам вращения аналогично горелкам.За счет взаимодействия тангенциэльно направленных струй и воздуха положение ядра факела стало более стабильным, Благодаря движению догорающих потоков топочных газов в верхнюю часть топочного обьема через межструйные пространства обеспечен интенсивный тепломассообмен между топочными газами и свежими струями, что особенно важно для эффективного прогрева и раннего зажигания топливных струй. Уменьшение избытка воздуха в корне топливных струй до а ( 0,85 (ступенчатое сжигание) привело к снижению образования окислов азота в топке.Недостатком топки-прототипа является невысокая ее экономичность, что выражается в повышенном критическом избытке воздуха на выходе из топки и, как следствие. недостаточно глубоком подавлении образэвания окислов азота. Эти недостатки связаны с несовершенством перемешивэниквторичного воздуха с догорающим топли. вом и с неравномерностьк; загрузки соседних межструйных пространств выходящими вверх продуктами горения,Целью изобретения является повышение экономичности и снижение содержания окислов азота в продуктах сгорания,Укаэанная цель достигается тем, что предлагаемая топка, как и прототип, содержит вертикальную прямоугольную камеру сгорания с горелками, размещенными на одной иэ больших ее стенок в два яруса одна над другой, наклонно вниз и тангенциально к условным вертикальным телам вращения, и воздушными соплами, установленчыми против горелок верхнего яруса аналогично последним.В отличие от топки-прототипа камера сгорания снабжена дополнительными горелками, размещенными под воздушными соплами против горелок нижнего яруса и аналогино последним, горелки и воздушные сопла в своих ярусах установлены с одинаковым углом наклона горизонтальной проекции их осей к большим стенкам, на которых они расположены, причем угол наклона горизонтальной проекции осей горелок нижнего яруса меньше аналогичного угла наклона горелок и сопл верхнего яруса,Для достижения наибольшего эффекта горелки нижнего яруса установлены с углом наклона горизонтальной проекции их осей к большим стенкам, на которых они расположены, равным, 90 - агс 19 /2 в, а горелкиэ оверхнего яруса и воздушные сопла установлены наклонно вниз с углом, равным агстд /в)-агсддцо+ /в), где В - расстояние между большими стенками камеры сгорания; Я - расстояние между горелками и соплами в ярусах; 1 - расстояние между ярусами горелок; с 7 - угол наклона вниз горелок нижнего яруса по отношению к горизонтальной плоскости.Благодаря указанным отличительным признакам аэродинамика факела в предлагаемой топке оптимизируется по сравнению с топкой-прототипом, что приводит к укаэанному эффекту,На фиг. 1 изображена топка, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - разрез Б-Б на фиг. 1,Топка содержит вертикальную прямоугольную камеру 1 сгорания с горелками 2 нижнего яруса и горелками 3 верхнего яруса, размещенными на большой стенке 4 камеры 1 сгорания одна над другой, наклонно вниз и тангенциально к условным вертикальным телам вращения, и воздушными соплами 5, установленными против горелок10 1 сгорания. Как это видно из фиг. 3, угол наклона у составляет (90-агссд /в)", где В - расстояние между большими стенками 4 и 6 камеры 1 сгорания; Я - расстояние между горелками 2, 3, 7 и воздушными со. плами 5 в пределах яруса. Угол а наклона вниз осей горелок 3 верхнего яруса и воз. душных сопл 5 относительно горизонтальной плоскости, как видно из фиг, 1, больше агссд 9 в и меньше агс 1 д 1 ц о + уВ), где 1 - расстояние между горелками 2 нижнего яруса и горелками 3 верхнего яруса, а ст угол наклона осей горелок 2 нижнего яруса к горизонтальной плоскости. Например, для топки, имеющей глубину (пс осям труб) В 5440 мм, горизонтальный шаг 5 разлещения горелок и воздушных сопл в пределах 2100-2200 мм, расстояние между ярусами горелок 1 = 2500 мм и угол наклона гопелок нижнего яруса ст = 15", углы у,В и л целесообразно выбирать равными 79, 85 и 45" соответственно,Топка работает следующим бразом.Топливно-воздушная смесь подается в камеру 1 сгорания через горелки 2, 3 и 7 и загорается с избытком воздуха в корне струйных факелов а ( 0,85 от стахиометрического количества, Недостающий до полного выгорания топлива воздух подается в камеру 1 сгорания через воздушные сопла 5, В топочном объеме камеры 1 сгорания этот воздух перемешивается с недогоревшил в струйных факелах топливом, в результате чего происходит его дожигание в центральной зоне объема камеры 1 сгорания и в межструйных пространствах.Особенность механизма перемешивания реагентов и дожигания топлива в предлагаемой топке заключается в следующем. 25 30 35 40 45 50 55 3 верхнего яру 1 са, аналосично последним, настенке 6 камеры 1 сгорания. На этой же стенке 6 под воздушными соплами 5 установлены дополнительные горелки 7 против горелок 2 нижнего яруса стенки 4, Горелки 2 и 7 нижнего яруса установлены с одинаковым углом у наклона горизонтальных проекций их осей к большим стенкамсоответственно 4 и 6, на которых они расположены. Горелки 3 и воздушные сопла 5 верхнего яруса установлены с одинаковым углом Р наклона горизонтальных проекций их осей к тем же стенкам 4 и 6, Угол наклона у горизонтальных проекций осей горелок 2 и горелок 7 нижнего ярусасоответственно к стенке 4 и стенке 6 камеры1 сгорания выбран меньшим, чем угол наклона Р горизонтальных проекций осей горелок 3 верхнего яруса и воздушных сопл 5соответственно к стенке 4 и стенке 6 камерыБлагодаря предложенному размещению горелок 7 нижнего яруса на стенке 6 ппд воздушными соплами 5. напротив горелок 2 стенки 4, а также меньшемууглунаклона горизонтальных проекций осейорелок 2 и 7 нижнего яруса к стенкам 4 и 6 по сравнению с аналогичным углом Р наклона горелок 3 и воздушных сопл 5 верхнего яруса в топке обеспечивается взаимодействие систем вихрей с избытком и недостатком кислорода. В верхних вихрях, генерируемых тангенциально направленными струями горелок 3 и воздушных сопл 5., продукты горения содержат избыток кислорода и имеют иэ-за большей плотности тока более высокую вертикальную составляющую скорости по сравнению с вихрями нижней системы, генерируемыми тангенцияльно направленными струями горелок 2 и 7, имеющими недостаток кислорода. Благодаря укаэанному взаимодействию избыточный кислород равномерно подмешивается к топливовоздушным струям, выносящим его в межструйные пространства к стенкам 4 и 6, На этом пути перемешивания происходит догорание топлива, которое заканчивается в восходящем в межструйных пространствах потоке продуктов горения в результате турбулизации их свежими струями горелок 2, 3, 7 и воздушных сопл 5.Угол у наклона горизонтальных проекций осей горелок 2 и 7 нижнего яруса к стенкам 4 и 6 равен (90 - агсщ /2 в), что позволяет усилить эффект равномерного распределения реагентов по фронту камеры 1 сгорания благодаря одинаковым расстояниям между осями любых двух со;едних струй в плоскости ее симметрии.Угол д наклона вниз осей горелок 3 и воздушных сопл 5, установленных в верхнем ярусе, выбран в зависимости от расстояниямежду ярусами и угла а наклона вниз осей горелок 2 и 7 нижнего яруса впределах (агст 9 /в) -агст 9(19 у+ /в ) . Это усиливает эффект взаимодействия указанных систем вихрей благодаря тому, что, во-первых, верхние вихри успевают до момента указанного взаимодействия с нижними вихрями сформироваться, а во-вторых,те и другие образуются на достаточно близ 5 ком расстоянии один от другого.Как показали испытания, предложеннаяконструкция топки позволяет по сравнениюс прототипом более чем на 0.3, повысиь10 экономичность с одновременным сниже:н.ем выброса окислов азота (примерно на 1 О.15).Формула изобретения1. Топка, содержащая вертикальную15 прямоугольную камеру сгорания с гор лкв.ми, размещенными на одной из больших еестенок едва яруса друг над другол наклонновниз и тангенциально к условным вертикальным телам вращения, и воздушными со.20 плами, установленными против горелокверхнего яруса аналогично последним. е т .- и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью псвышениэкономичности и снижения содержанияокислов азота в продуктах сгорания, каглерэ25 сгорания снабжена дополнительными горелками, размещенными под воздуш ымисоплами против горелок нижнего яруса ианалогично последним, горелки в своих ярусах и воздушные сопла установлены с одп 30 наковым углом наклона горизонтально,лпроекции их осей к большим стенкам, накоторых они расположены, причем угол н,клона горизонтальной проекции осей горелок нижнего яруса меньше аналогичного угла35 наклона горелок и сопл верхнего яруса.2. Топка по и, 1, о т л и ч а ю щ а л с ятем, что горелки нижнего яруса установлен ыс углом наклона горизонтальной проекцииих осей к большим стенкам, на которых они40 расположены, равным 90- агст 9 Б/2 В", агорелки верхнего яруса и воздушные соплаустановлены наклонно вниз с углом, равнымагст 9 /вагс 1919 а+ /в),где В - расстояние между большими стенкз 45 ми камеры сгорания;5 - расстояние между горелками илисоплами в ярусах;. - расстояние между ярусами горелок;а -угол наклона вниз орелок нижнео яруса.501702 о 92 Составитель В КруглянскийТехред М.Моргентал Корректор М,Шароши Редактор А,Маковская Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ с 53 О Тиоаж Подписное ВНИИПИ Государственно о комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС" 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5