WO2006016833A1 - Swirling-type furnace - Google Patents

Swirling-type furnace Download PDF

Info

Publication number
WO2006016833A1
WO2006016833A1 PCT/RU2005/000084 RU2005000084W WO2006016833A1 WO 2006016833 A1 WO2006016833 A1 WO 2006016833A1 RU 2005000084 W RU2005000084 W RU 2005000084W WO 2006016833 A1 WO2006016833 A1 WO 2006016833A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
combustion chamber
burner
nozzle
wall
fuel
Prior art date
Application number
PCT/RU2005/000084
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Konstantin Anatolievich Grigoriev
Vitaly Efimovich Skuditsky
Yury Alexandrovich Rundygin
Alexandr Lvovich Popov
Andrei Pavlovich Tokunov
Alexei Alexandrovich Trinchenko
Farid Rinatovich Valiev
Original Assignee
Grigoriev Konstantin Anatoliev
Vitaly Efimovich Skuditsky
Yury Alexandrovich Rundygin
Alexandr Lvovich Popov
Andrei Pavlovich Tokunov
Trinchenko Alexei Alexandrovic
Farid Rinatovich Valiev
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Grigoriev Konstantin Anatoliev, Vitaly Efimovich Skuditsky, Yury Alexandrovich Rundygin, Alexandr Lvovich Popov, Andrei Pavlovich Tokunov, Trinchenko Alexei Alexandrovic, Farid Rinatovich Valiev filed Critical Grigoriev Konstantin Anatoliev
Priority to EA200602190A priority Critical patent/EA008691B1/en
Priority to UAA200700976A priority patent/UA83761C2/en
Publication of WO2006016833A1 publication Critical patent/WO2006016833A1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C5/00—Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
    • F23C5/08—Disposition of burners
    • F23C5/24—Disposition of burners to obtain a loop flame
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/02—Disposition of air supply not passing through burner

Definitions

  • the present invention relates to the field of fuel combustion, in particular, to swirl furnaces and can be used for burning solid fossil fuels, for example, in power plants.
  • a vortex furnace containing a combustion chamber, including walls passing at the bottom into a funnel, at least one burner mounted on the wall, and also air nozzles, one of which is installed at the bottom of the funnel, and its longitudinal axis directed towards the burner, and the other on the wall of the combustion chamber opposite the burner, at a height level below the burner, SU, A2, 1588986.
  • This technical solution taken as a prototype of the present invention, provides an increase in the completeness of fuel combustion and thereby increases the efficiency of the furnace, as well as reducing deposits (slag) on the walls of the furnace, which increases the reliability of its operation.
  • This circumstance narrows the range of regulation of the distribution of fuel over the volume of the combustion chamber, which makes it difficult to equalize the temperature field in the furnace.
  • the present invention is based on the solution of the problem of increasing the degree of fuel burnup, as well as leveling the temperature field in the combustion chamber, which leads to a decrease in the intensity of deposits on the walls of the combustion chamber, a decrease in the generation of nitrogen oxides and an increase in the degree of binding of sulfur oxides.
  • this problem is solved due to the fact that in a vortex furnace containing a combustion chamber, including walls passing at the bottom into a funnel, at least one burner mounted in the wall of the combustion chamber, as well as an air supply nozzle, one of which are set at the bottom parts of the funnel, and the other on the wall of the combustion chamber opposite the burner, at a height level below the burner, the nozzle is mounted on the wall of the combustion chamber so that its longitudinal axis intersects the funnel wall located on the nozzle side; on the wall of the combustion chamber opposite the burner, an additional nozzle can be installed at a level above the burner; the longitudinal axis of the additional nozzle may be an angle of 30 ... 135 ° relative to the wall of the combustion chamber.
  • the object acquires a very important new property, which consists in the fact that the air flows coming out of the nozzles (a nozzle installed in the lower part of the funnel and a nozzle mounted in the wall of the combustion chamber opposite the burner at a height level below the burner ), intensively interact with each other in the lower part of the combustion chamber, which leads to a stable and intense vortex motion of the combustion medium in it.
  • This circumstance provides a more uniform distribution of fuel in the volume of the combustion chamber over a wide range of loads, which leads to a more complete burnout of the fuel in the furnace, as well as equalization of the temperature field in the combustion chamber (reduction of high-temperature maximum zones), which significantly reduces the formation of nitrogen oxides and increases the degree of binding sulfur oxides, and also prevents the deposition of fusible eutectics on the walls of the combustion chamber.
  • the vortex furnace contains a combustion chamber 1, which includes walls 2 passing into the funnel 3 in the lower part.
  • a burner 4 is mounted in one of the walls 2 of the combustion chamber 1, which in a specific example is inclined toward the funnel 3.
  • a nozzle 5 is installed in the lower part of the funnel 3 to supply air to the lower part of the combustion chamber 1.
  • combustion chamber 1 may be provided with an additional nozzle 7 for supplying air mounted on the wall 2 of the combustion chamber 1, opposite the burner 4; the longitudinal axis of the additional nozzle 7 makes an angle
  • the swirl chamber works as follows:
  • the fuel-air mixture consisting of crushed fuel and air, is fed by means of a burner 4 into the internal space of the combustion chamber 1.
  • the air necessary for burning fuel is supplied to the lower part of the combustion chamber 1 in two streams: through a nozzle 5 installed in the lower part of the funnel 3 and a nozzle 6 mounted on the wall 2 of the combustion chamber 1, opposite the burner 4, at a height level below the burner 4, and in the upper part of the combustion chamber 1 through an additional nozzle 7 mounted on the wall 2 of the chamber 1 combustion, opposite the burner 4, at a height above the burner 4.
  • the amount of movement (flow, speed) of air from the burner 4, nozzles 5, 6 and the additional nozzle 7 are selected so as to ensure separation and distribution of fuel particles of different sizes (fractions ) by volume (height) of the combustion chamber 1.
  • the fuel-air mixture inside the combustion chamber 1 ignites and forms a burning torch 8, in which the smallest particles of fuel are burned. Part of unburned fuel particles under the influence of gravitational and inertial forces is separated into the lower part of the combustion chamber 1, namely, into its vortex combustion zone 9.
  • the air flow from the nozzle 6 is pressed against the wall of the funnel 3 due to the fact that the longitudinal axis 10 of this nozzle intersects the wall of the funnel 3 and interacts with the air flow from the nozzle 5, which leads to the formation of a stable and intense circulation circuit of burning fuel particles in the vortex combustion zone 9, and, accordingly, helps to increase the proportion of fuel entering the lower part of the combustion chamber 1, which leads to an increase in the stability of ignition and the intensity of fuel combustion in the lower part of the combustion chamber 1.
  • the air stream leaving the additional nozzle 7 gives a pulse in the direction of the longitudinal axis of this nozzle to sufficiently large particles of fuel that have not yet had time to burn in the flame 8, and contributes to their separation from the flame 8 to the wall 2 of the chamber 1 opposite from the additional nozzle 7. combustion; these particles under the influence of gravitational forces and a suction effect enter the flow of the fuel-air mixture supplied to the combustion chamber 1 from the burner 4, which leads to an increase in the degree of fuel burnout in the torch 8 and thereby increases the efficiency of the device.
  • the air stream leaving the additional nozzle 7 enriches the torch 8 with oxygen, which provides more intensive combustion of fuel particles, as well as gaseous products of incomplete combustion in this part of the combustion chamber 1, creates an oxidizing zone, which reduces the likelihood of deposits on the walls 2 combustion chambers 1, which increases the reliability of its operation.
  • the generally lower temperature level in the volume of the combustion chamber 1 reduces the formation of nitrogen oxides.
  • the same circumstance combined with multiple circulation ash particles in the vortex zone 9 leads to a significant increase in the binding of sulfur oxides. Thus, improving the environmental performance of the device.
  • the invention can be used, practically, for the entire range of solid fossil fuels in a wide range of changes in its quality characteristics and particle size distribution, can improve the efficiency, reliability and safety of the furnace by reducing the likelihood of deposits on its walls (their slagging), and to reduce the formation of nitrogen oxides by reducing and equalizing the overall temperature level in the furnace, and to increase the binding of sulfur oxides to the main oxides of the mineral part of the fuel by increasing the rate of chemical reactions at lower temperature level.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Abstract

The invention relates to fuel burning, in particular to swirling-type furnaces and can be used for burning solid organic fuel, for example in power plants. The aim of said invention is to increase a fuel burn-out degree and to align a temperature field in a combustion chamber, thereby reducing the rate of deposit collection on the combustion chamber walls and a nitrogen oxide genetation and to increase a sulfur oxide binding degree. The inventive swirling-type furnace is provided with a combustion chamber comprising walls gradually transforming into a funnel in the lower part thereof, at least one burner incorporated into the combustion chamber wall and air-supply nozzles one of which is mounted on the lower part of the funel and the other nozzle is disposed on the combustion chamber wall opposite to the burner along a vertical line and below the burner in such a way that the longitudinal axis thereof crosses the combustion chamber wall on the nozzle side. An additional nozzle can be mounted on the combustion chamber wall disposed oppositely to the burner and above it, the longitudinal axis of said additional nozzle can form an angle of 30-135° with respect to the combustion chamber wall.

Description

Вихревая топка Swirl chamber
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к области сжигания топлива, в частности, к вихревым топкам и может быть использовано для сжигания твердого органического топлива, например, на электростанциях.The present invention relates to the field of fuel combustion, in particular, to swirl furnaces and can be used for burning solid fossil fuels, for example, in power plants.
Предшествующий уровень техникиState of the art
В настоящее время возросла потребность в топках энергетических котлов, способных надежно работать при существенном изменении качественных характеристик твердого топлива, с приемлемой экономичностью сжигания, которая, прежде всего, характеризуется пониженной величиной потерь от механического недожога q$, и улучшенными экологическими показателями: пониженной генерацией окислов азота NOx и повышенным связыванием окислов серы SOx. Известна вихревая топка с установленной в верхней части горелкой и в нижней части соплом для подачи воздуха, SU, Al, 483559.Currently, there is an increased need for furnaces of energy boilers capable of reliable operation with a significant change in the quality characteristics of solid fuels, with acceptable combustion efficiency, which, first of all, is characterized by reduced losses from mechanical underburning q $, and improved environmental indicators: reduced generation of nitrogen oxides NO x and increased binding of sulfur oxides SO x . Known vortex furnace with installed in the upper part of the burner and in the lower part of the nozzle for supplying air, SU, Al, 483559.
Недостатком этого устройства является недостаточно интенсивное взаимодействие потоков, поступающих в топку из горелки и сопла для подачи воздуха, что снижает возможность регулирования распределением топлива по объему топки, а также наличие восстановительных зон в нижней части топки, что повышает вероятность отложений на ее стенах. Известна также вихревая топка, содержащая камеру сгорания, включающую стенки, переходящие в нижней части в воронку, по меньшей мере, одну горелку, вмонтированную в стенку, а также сопла для подачи воздуха, одно из которых установлено в нижней части воронки, и его продольная ось направлена в сторону горелки, а другое — на стенке камеры сгорания, противоположной горелке, на уровне по высоте ниже горелки, SU, A2, 1588986.The disadvantage of this device is the insufficiently intense interaction of the flows entering the furnace from the burner and the air nozzle, which reduces the possibility of controlling the distribution of fuel over the volume of the furnace, as well as the presence of reduction zones in the lower part of the furnace, which increases the likelihood of deposits on its walls. Also known is a vortex furnace containing a combustion chamber, including walls passing at the bottom into a funnel, at least one burner mounted on the wall, and also air nozzles, one of which is installed at the bottom of the funnel, and its longitudinal axis directed towards the burner, and the other on the wall of the combustion chamber opposite the burner, at a height level below the burner, SU, A2, 1588986.
Данное техническое решение, принятое за прототип настоящего изобретения, обеспечивает повышение полноты сгорания топлива и тем самым повышает коэффициент полезного действия топки, а также уменьшение отложений (шлакования) на стенках топки, что повышает надежность ее работы.This technical solution, taken as a prototype of the present invention, provides an increase in the completeness of fuel combustion and thereby increases the efficiency of the furnace, as well as reducing deposits (slag) on the walls of the furnace, which increases the reliability of its operation.
Однако поток воздуха, поступающий из сопла, вмонтированного в стенку камеры сгорания, противоположную горелке, на уровне по высоте ниже горелки, направлен параллельно внутренней поверхности воронки, недостаточно прижат к ней и из- за эффекта "всплытия" слабо взаимодействует с потоком воздуха, поступающим из сопла, установленного в нижней части воронки, что не обеспечивает интенсивного вихревого движения топочной среды в нижней части камеры сгорания. Это обстоятельство сужает диапазон регулирования распределения топлива по объему камеры сгорания, что затрудняет выравнивание поля температуры в топке. В результате возможно чрезмерно высокое повышение температуры в отдельных зонах камеры сгорания, что обусловливает чрезмерный уровень образования окислов азота, снижение в этих зонах связывания окислов серы, а также возникновение активных отложений на стенках камеры сгорания легкоплавких эвтектик, получающихся в результате пиропластических превращений в золовых частицах.However, the air flow coming from a nozzle mounted in the wall of the combustion chamber opposite the burner, at a height level lower than the burner, is directed parallel to the inner surface of the funnel, is not pressed enough to it and, due to the “ascent” effect, weakly interacts with the air flow, coming from a nozzle installed in the lower part of the funnel, which does not provide intensive vortex motion of the combustion medium in the lower part of the combustion chamber. This circumstance narrows the range of regulation of the distribution of fuel over the volume of the combustion chamber, which makes it difficult to equalize the temperature field in the furnace. As a result, an excessively high temperature increase is possible in certain zones of the combustion chamber, which leads to an excessive level of formation of nitrogen oxides, a decrease in sulfur oxide bonding in these zones, as well as the appearance of active deposits on the walls of the combustion chamber of low-melting eutectics resulting from pyroplastic transformations in ash particles.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
В основу настоящего изобретения положено решение задачи повышения степени выгорания топлива, а также выравнивание температурного поля в камере сгорания, что обусловливает снижение интенсивности отложений на стенках камеры сгорания, снижение генерации окислов азота и повышение степени связывания окислов серы.The present invention is based on the solution of the problem of increasing the degree of fuel burnup, as well as leveling the temperature field in the combustion chamber, which leads to a decrease in the intensity of deposits on the walls of the combustion chamber, a decrease in the generation of nitrogen oxides and an increase in the degree of binding of sulfur oxides.
Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в вихревой топке, содержащей камеру сгорания, включающую стенки, переходящие в нижней части в воронку, по меньшей мере, одну горелку, вмонтированную в стенку камеры сгорания, а также сопла для подачи воздуха, одно из которых установлено в нижней части воронки, а другое — на стенке камеры сгорания, противоположной горелке, на уровне по высоте ниже горелки, сопло установлено на стенке камеры сгорания так, что его продольная ось пересекает стенку воронки, расположенную со стороны сопла; на стенке камеры сгорания, противоположной горелке, может быть установлено дополнительное сопло на уровне выше горелки; продольная ось дополнительного сопла может составлять угол 30...135° относительно стенки камеры сгорания.According to the invention, this problem is solved due to the fact that in a vortex furnace containing a combustion chamber, including walls passing at the bottom into a funnel, at least one burner mounted in the wall of the combustion chamber, as well as an air supply nozzle, one of which are set at the bottom parts of the funnel, and the other on the wall of the combustion chamber opposite the burner, at a height level below the burner, the nozzle is mounted on the wall of the combustion chamber so that its longitudinal axis intersects the funnel wall located on the nozzle side; on the wall of the combustion chamber opposite the burner, an additional nozzle can be installed at a level above the burner; the longitudinal axis of the additional nozzle may be an angle of 30 ... 135 ° relative to the wall of the combustion chamber.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «нoвизнa» (N).The applicant has not identified sources containing information on technical solutions identical to the present invention, which allows us to conclude that it meets the criterion of "novelty" (N).
Благодаря реализации отличительных признаков изобретения объект приобретает весьма важное новое свойство, которое состоит в том, что потоки воздуха, выходящие из сопел (сопла, установленного в нижней части воронки, и сопла, вмонтированного в стенку камеры сгорания, противоположной горелке на уровне по высоте ниже горелки), интенсивно взаимодействуют друг с другом в нижней части камеры сгорания, что обусловливает в ней устойчивое и интенсивное вихревое движение топочной среды. Это обстоятельство обеспечивает более равномерное распределение топлива в объеме камеры сгорания в широком диапазоне нагрузок, что обусловливает более полное выгорание топлива в топке, а также выравнивание в камере сгорания температурного поля (уменьшение зон высокотемпературных максимумов), что значительно снижает образование окислов азота, повышает степень связывания окислов серы, а также предотвращает отложение легкоплавких эвтектик на стенках камеры сгорания.Due to the implementation of the distinguishing features of the invention, the object acquires a very important new property, which consists in the fact that the air flows coming out of the nozzles (a nozzle installed in the lower part of the funnel and a nozzle mounted in the wall of the combustion chamber opposite the burner at a height level below the burner ), intensively interact with each other in the lower part of the combustion chamber, which leads to a stable and intense vortex motion of the combustion medium in it. This circumstance provides a more uniform distribution of fuel in the volume of the combustion chamber over a wide range of loads, which leads to a more complete burnout of the fuel in the furnace, as well as equalization of the temperature field in the combustion chamber (reduction of high-temperature maximum zones), which significantly reduces the formation of nitrogen oxides and increases the degree of binding sulfur oxides, and also prevents the deposition of fusible eutectics on the walls of the combustion chamber.
Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию «изoбpeтaтeльcкий ypoвeнь» (IS).The applicant has not found any sources of information containing information about the impact of the claimed distinctive features on the technical result achieved as a result of their implementation. This, according to the applicant, indicates the conformity of this technical solution to the criterion of "Inventive Level" (IS).
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
В дальнейшем изобретение поясняется подробным описанием примеров его осуществления со ссылкой на чертеж, на котором изображена принципиальная схема вихревой топки (продольный разрез).The invention is further explained in the detailed description of examples of its implementation with reference to the drawing, which shows a schematic diagram of a swirl chamber (longitudinal section).
Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention
Вихревая топка содержит камеру 1 сгорания, которая включает стенки 2, переходящие в нижней части в воронку 3. В одну из стенок 2 камеры 1 сгорания вмонтирована горелка 4, имеющая в конкретном примере наклон в сторону воронки 3. В нижней части воронки 3 установлено сопло 5 для подачи воздуха в нижнюю часть камеры 1 сгорания. На стенке 2 камеры 1 сгорания, противоположной горелке 4, на уровне по высоте ниже горелки 4, вмонтировано сопло 6, продольная ось 10 которого пересекает стенку воронки 3.The vortex furnace contains a combustion chamber 1, which includes walls 2 passing into the funnel 3 in the lower part. A burner 4 is mounted in one of the walls 2 of the combustion chamber 1, which in a specific example is inclined toward the funnel 3. A nozzle 5 is installed in the lower part of the funnel 3 to supply air to the lower part of the combustion chamber 1. On the wall 2 of the combustion chamber 1, opposite the burner 4, at a height level below the burner 4, a nozzle 6 is mounted, the longitudinal axis 10 of which intersects the wall of the funnel 3.
Кроме того, камера 1 сгорания может быть снабжена дополнительным соплом 7 для подачи воздуха, вмонтированным на стенке 2 камеры 1 сгорания, противоположной горелке 4; продольная ось дополнительного сопла 7 составляет уголIn addition, the combustion chamber 1 may be provided with an additional nozzle 7 for supplying air mounted on the wall 2 of the combustion chamber 1, opposite the burner 4; the longitudinal axis of the additional nozzle 7 makes an angle
30° < α < 135° относительно стенки 2 камеры 1 сгорания.30 ° <α <135 ° relative to the wall 2 of the combustion chamber 1.
При α < 30° поток из дополнительного сопла 7 направлен, практически, навстречу потоку частиц, находящихся в факеле 8, и сепарация несгоревших частиц топлива к противоположной дополнительному соплу 7 стенке 2 камеры 1 сгорания весьма затруднена.At α <30 °, the flow from the additional nozzle 7 is directed almost towards the flow of particles in the torch 8, and the separation of unburned fuel particles to the opposite wall of the additional nozzle 7 of the wall 2 of the combustion chamber 1 is very difficult.
При α > 135° частицы топлива, получая ускорение, очень быстро покидают камеру 1 сгорания, что обусловливает неполное сгорание топлива и, соответственно, снижение коэффициента полезного действия устройства.At α> 135 °, the fuel particles, receiving acceleration, very quickly leave the combustion chamber 1, which leads to incomplete combustion of the fuel and, accordingly, a decrease in the efficiency of the device.
Вихревая топка работает следующим образом:The swirl chamber works as follows:
Топливно-воздушная смесь, состоящая из измельченного топлива и воздуха, подается посредством горелки 4 во внутреннее пространство камеры 1 сгорания. Воздух, необходимый для горения топлива, подается в нижнюю часть камеры 1 сгорания двумя потоками: через сопло 5, установленное в нижней части воронки 3, и сопло 6, вмонтированное на стенке 2 камеры 1 сгорания, противоположной горелке 4, на уровне по высоте ниже горелки 4, а в верхнюю часть камеры 1 сгорания — через дополнительное сопло 7, вмонтированное на стенке 2 камеры 1 сгорания, противоположной горелке 4, на уровне по высоте выше горелки 4. При этом количество движения (расход, скорость) воздуха из горелки 4, сопел 5, 6 и дополнительного сопла 7 выбираются такими, чтобы обеспечить сепарацию и распределение частиц топлива разных размеров (фракций) по объему (высоте) камеры 1 сгорания.The fuel-air mixture, consisting of crushed fuel and air, is fed by means of a burner 4 into the internal space of the combustion chamber 1. The air necessary for burning fuel is supplied to the lower part of the combustion chamber 1 in two streams: through a nozzle 5 installed in the lower part of the funnel 3 and a nozzle 6 mounted on the wall 2 of the combustion chamber 1, opposite the burner 4, at a height level below the burner 4, and in the upper part of the combustion chamber 1 through an additional nozzle 7 mounted on the wall 2 of the chamber 1 combustion, opposite the burner 4, at a height above the burner 4. The amount of movement (flow, speed) of air from the burner 4, nozzles 5, 6 and the additional nozzle 7 are selected so as to ensure separation and distribution of fuel particles of different sizes (fractions ) by volume (height) of the combustion chamber 1.
Топливно-воздушная смесь внутри камеры 1 сгорания воспламеняется и образует горящий факел 8, в котором сгорают самые мелкие частицы топлива. Часть несгоревших частиц топлива под действием сил гравитации и инерции сепарируется в нижнюю часть камеры 1 сгорания, а именно, в ее вихревую зону 9 горения.The fuel-air mixture inside the combustion chamber 1 ignites and forms a burning torch 8, in which the smallest particles of fuel are burned. Part of unburned fuel particles under the influence of gravitational and inertial forces is separated into the lower part of the combustion chamber 1, namely, into its vortex combustion zone 9.
Поток воздуха из сопла 6 прижат к стенке воронки 3 благодаря тому, что продольная ось 10 этого сопла пересекает стенку воронки 3, и взаимодействует с потоком воздуха из сопла 5, что обусловливает формирование устойчивого и интенсивного контура циркуляции горящих частиц топлива в вихревой зоне 9 горения, и, соответственно, способствует повышению доли топлива, поступающего в нижнюю часть камеры 1 сгорания, что обусловливает повышение устойчивости воспламенения и интенсивность сгорания топлива в нижней части камеры 1 сгорания.The air flow from the nozzle 6 is pressed against the wall of the funnel 3 due to the fact that the longitudinal axis 10 of this nozzle intersects the wall of the funnel 3 and interacts with the air flow from the nozzle 5, which leads to the formation of a stable and intense circulation circuit of burning fuel particles in the vortex combustion zone 9, and, accordingly, helps to increase the proportion of fuel entering the lower part of the combustion chamber 1, which leads to an increase in the stability of ignition and the intensity of fuel combustion in the lower part of the combustion chamber 1.
Поток воздуха, выходящий из дополнительного сопла 7, придает импульс в направлении продольной оси этого сопла достаточно крупным частицам топлива, еще не успевшим сгореть в факеле 8, и способствует их сепарации из факела 8 к противоположной от дополнительного сопла 7 стенке 2 камеры 1 сгорания; эти частицы под действием сил гравитации и подсасывающего эффекта поступают в поток топливно-воздушной смеси, подаваемый в камеру 1 сгорания из горелки 4, что обусловливает повышение степени выгорания топлива в факеле 8 и тем самым повышает коэффициент полезного действия устройства.The air stream leaving the additional nozzle 7 gives a pulse in the direction of the longitudinal axis of this nozzle to sufficiently large particles of fuel that have not yet had time to burn in the flame 8, and contributes to their separation from the flame 8 to the wall 2 of the chamber 1 opposite from the additional nozzle 7. combustion; these particles under the influence of gravitational forces and a suction effect enter the flow of the fuel-air mixture supplied to the combustion chamber 1 from the burner 4, which leads to an increase in the degree of fuel burnout in the torch 8 and thereby increases the efficiency of the device.
С другой стороны, поток воздуха, выходящий из дополнительного сопла 7, обогащает факел 8 кислородом, что обеспечивает более интенсивное догорание частиц топлива, а также газообразных продуктов неполного горения в этой части камеры 1 сгорания, создает окислительную зону, способствующую уменьшению вероятности образования отложений на стенках 2 камеры 1 сгорания, что повышает надежность ее работы.On the other hand, the air stream leaving the additional nozzle 7 enriches the torch 8 with oxygen, which provides more intensive combustion of fuel particles, as well as gaseous products of incomplete combustion in this part of the combustion chamber 1, creates an oxidizing zone, which reduces the likelihood of deposits on the walls 2 combustion chambers 1, which increases the reliability of its operation.
Регулирование расходов воздуха из горелочно-сопловых устройств (горелки 4, сопел 5, 6 и дополнительного сопла 7) позволяет в рабочем диапазоне нагрузок рационально распределить частицы топлива разных размеров (фракций) по объему (высоте) камеры 1 сгорания таким образом, чтобы выровнять тепловыделение и тем самым поле температуры по объему камеры 1 сгорания. Это обстоятельство позволяет снизить интенсивность пиропластических превращений в золовых частицах с образованием легкоплавких эвтектик и, как результат, уменьшить отложения на стенках камеры 1 сгорания, что повышает надежность ее работы.Regulation of air flow from burner-nozzle devices (burner 4, nozzles 5, 6 and additional nozzle 7) allows, in the operating range of loads, to rationally distribute fuel particles of different sizes (fractions) over the volume (height) of the combustion chamber 1 in such a way as to equalize the heat and thereby the temperature field in the volume of the combustion chamber 1. This circumstance allows to reduce the intensity of pyroplastic transformations in ash particles with the formation of fusible eutectics and, as a result, to reduce deposits on the walls of the combustion chamber 1, which increases the reliability of its operation.
Кроме того, пониженный в целом уровень температуры в объеме камеры 1 сгорания снижает образование окислов азота. Это же обстоятельство в сочетании с многократной циркуляцией золовых частиц в вихревой зоне 9 приводит к значительному повышению связывания окислов серы. Таким образом, улучшаются экологические показатели устройства.In addition, the generally lower temperature level in the volume of the combustion chamber 1 reduces the formation of nitrogen oxides. The same circumstance combined with multiple circulation ash particles in the vortex zone 9 leads to a significant increase in the binding of sulfur oxides. Thus, improving the environmental performance of the device.
Изобретение может быть использовано, практически, для всей гаммы твердого органического топлива в широком диапазоне изменения его качественных характеристик и гранулометрического состава, позволяет повысить коэффициент полезного действия, надежность и безопасность работы топки за счет снижения вероятности отложений на ее стенах (их шлакования), а также снизить образование окислов азота за счет снижения и выравнивания общего уровня температуры в топке, и повысить связывание окислов серы основными окислами минеральной части топлива за счет увеличения скорости этих химических реакций при снижении уровня температуры.The invention can be used, practically, for the entire range of solid fossil fuels in a wide range of changes in its quality characteristics and particle size distribution, can improve the efficiency, reliability and safety of the furnace by reducing the likelihood of deposits on its walls (their slagging), and to reduce the formation of nitrogen oxides by reducing and equalizing the overall temperature level in the furnace, and to increase the binding of sulfur oxides to the main oxides of the mineral part of the fuel by increasing the rate of chemical reactions at lower temperature level.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Для реализации вихревой топки использовано известное несложное промышленное оборудование и распространенные в данной области техники материалы, что обусловливает соответствие изобретения критерию промышленная пpимeнимocть» (IA). For the implementation of the vortex furnace, the well-known simple industrial equipment and materials common in the technical field were used, which determines the compliance of the invention with the criterion of industrial applicability ”(IA).

Claims

Формула изобретения Claim
1. Вихревая топка, содержащая камеру сгорания, включающую стенки, переходящие в нижней части в воронку, по1. A vortex furnace containing a combustion chamber, including walls passing into the funnel at the bottom, along
5 меньшей мере, одну горелку, вмонтированную в стенку камеры сгорания, а также сопла для подачи воздуха, одно из которых установлено в нижней части воронки, а другое — на стенке камеры сгорания, противоположной горелке, на уровне по высоте ниже горелки, отличающаяся тем, что сопло установлено на ю стенке камеры сгорания так, что его продольная ось пересекает смежную стенку воронки, расположенную со стороны сопла.5 at least one burner mounted in the wall of the combustion chamber, as well as nozzles for supplying air, one of which is installed in the lower part of the funnel, and the other on the wall of the combustion chamber opposite the burner, at a height level below the burner, characterized in that the nozzle is mounted on the south wall of the combustion chamber so that its longitudinal axis intersects the adjacent funnel wall located on the nozzle side.
2. Вихревая топка по п.1, отличающаяся тем, что на стенке камеры сгорания, противоположной горелке, установлено дополнительное сопло на уровне выше горелки.2. The vortex furnace according to claim 1, characterized in that on the wall of the combustion chamber opposite the burner, an additional nozzle is installed at a level above the burner.
15 3. Вихревая топка по п.2, отличающаяся тем, что продольная ось дополнительного сопла составляет угол 30...135° относительно стенки камеры сгорания.15 3. Vortex furnace according to claim 2, characterized in that the longitudinal axis of the additional nozzle makes an angle of 30 ... 135 ° relative to the wall of the combustion chamber.
0 0
PCT/RU2005/000084 2004-07-12 2005-02-21 Swirling-type furnace WO2006016833A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA200602190A EA008691B1 (en) 2004-07-12 2005-02-21 Swirling-type furnace
UAA200700976A UA83761C2 (en) 2004-07-12 2005-02-21 Vortex furnace

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004121805 2004-07-12
RU2004121805/06A RU2253801C1 (en) 2004-07-12 2004-07-12 Vortex furnace

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006016833A1 true WO2006016833A1 (en) 2006-02-16

Family

ID=35834570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2005/000084 WO2006016833A1 (en) 2004-07-12 2005-02-21 Swirling-type furnace

Country Status (4)

Country Link
EA (1) EA008691B1 (en)
RU (1) RU2253801C1 (en)
UA (1) UA83761C2 (en)
WO (1) WO2006016833A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU197085U1 (en) * 2020-01-14 2020-03-30 Михаил Евгеньевич Пузырев Low temperature swirl furnace
RU208257U1 (en) * 2021-06-24 2021-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Череповецкий государственный университет» Vortex furnace

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1089354A1 (en) * 1982-11-18 1984-04-30 Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт Torch-swirling-type furnace
SU1244427A1 (en) * 1985-01-23 1986-07-15 Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт Torch swirling-type furnace for burning solid fuel
SU1588986A2 (en) * 1988-07-25 1990-08-30 Сибирский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Теплотехнического Института Им.Ф.Э.Дзержинского Shaft mill furnace
US4993332A (en) * 1987-11-17 1991-02-19 Villamosenergiapari Kutato Intezet Hybrid fluidized bed and pulverized coal combustion system and a process utilizing said system
RU2006740C1 (en) * 1991-06-27 1994-01-30 Московский энергетический институт Pulverized-fuel furnace

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1089354A1 (en) * 1982-11-18 1984-04-30 Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт Torch-swirling-type furnace
SU1244427A1 (en) * 1985-01-23 1986-07-15 Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт Torch swirling-type furnace for burning solid fuel
US4993332A (en) * 1987-11-17 1991-02-19 Villamosenergiapari Kutato Intezet Hybrid fluidized bed and pulverized coal combustion system and a process utilizing said system
SU1588986A2 (en) * 1988-07-25 1990-08-30 Сибирский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Теплотехнического Института Им.Ф.Э.Дзержинского Shaft mill furnace
RU2006740C1 (en) * 1991-06-27 1994-01-30 Московский энергетический институт Pulverized-fuel furnace

Also Published As

Publication number Publication date
EA200602190A1 (en) 2007-04-27
EA008691B1 (en) 2007-06-29
UA83761C2 (en) 2008-08-11
RU2253801C1 (en) 2005-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1110645C (en) Integrted low NOx tangential firing system
US6699031B2 (en) NOx reduction in combustion with concentrated coal streams and oxygen injection
WO2002012791A1 (en) Solid fuel burner and combustion method using solid fuel burner
PL212230B1 (en) Low nox combustion
EP1219894B1 (en) Pulverized coal burner
EP1504219A1 (en) Combustion with reduced carbon in the ash
CN110425520B (en) Flameless combustion system for semi-coke type flame-retardant fuel
US20130255551A1 (en) Biomass Combustion
CN107044632B (en) Vertical pulverized coal boiler
CN107023824B (en) Vertical pulverized coal boiler
CN107044633B (en) Vertical pulverized coal boiler
KR20070105380A (en) Combustion method and system
CN201137933Y (en) Low NOx coal fines thick and thin oil-saving burner
RU2067724C1 (en) Low-emission swirling-type furnace
RU2348861C1 (en) Swirling-type furnace for solid fuel ignition
CN201215311Y (en) Adjustable bias jet DC coal burner
IL171017A (en) High set separated overfire air system for pulverized coal fired furnace
RU2253801C1 (en) Vortex furnace
US5311829A (en) Method for reduction of sulfur oxides and particulates in coal combustion exhaust gases
WO2016081233A1 (en) Combustion apparatus and method for reduction of nox emissions using nitrogenous reagents with re-burning
RU2253800C1 (en) Vortex furnace
RU2350838C1 (en) High-temperature cyclone reactor
CN109690189A (en) The method and boiler of burning fuel
RU208257U1 (en) Vortex furnace
WO2006004453A1 (en) Swirling-type furnace

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

DPEN Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200602190

Country of ref document: EA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase