ВЕРТИКАЛЬНАЯ ТОПОЧНАЯ КАМЕРА ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА С ПОНИЖЕННЫМ ВЫХОДОМ ОКСИДОВ АЗОТА

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована в топках паровых котлов для сжигания топлива с пониженным выходом оксидов азота.
2
Для уменьшения выхода токсичных оксидов азота при сжигании топлива широкое использование получили топочные камеры ступенчатого сжигания. В первую очередь это топочные камеры со ступенчатым вводом воздуха (двухступенчатое сжигание). При этом в горелки, расположенные в нижней части топочной камеры подается первичный и вторичный воздух, а выше горелок - дополнительно третичный воздух. В меньшей степени получили распространение топочные камеры со ступенчатым вводом топлива (трехступенчатое сжигание или ребенинг). Конструкции обоих типов топочных камер основаны на том, что в топочной камере создается зона с недостатком кислорода, в которой скорость процессов восстановления азотсодержащих компонентов до безвредного молекулярного азота N значительно выше, чем скорость образования NO (восстановительная зона). Эффективность процесса восстановления зависит от времени пребывания продуктов горения в восстановительной зоне, а это время, в свою очередь, ограничивается местом ввода третичного воздуха, который необходим для завершения топочного процесса со снижением химического и механического недожога до приемлемого уровня.
Известна вертикальная топочная камера для ступенчатого сжигания топлива с пониженным выходом оксидов азота, содержащая установленные в ее нижней части горелочные устройства с каналами для подачи топлива, первичного и вторичного воздуха и сопла третичного воздуха в верхней части камеры [1]. Сопла третичного воздуха в топочной камере согласно [1] расположены от выхода из нее топочных газов на расстоянии, обеспечивающем время пребывания продуктов неполного горения в топочной камере достаточное для их максимально полного дожигания после ввода третичного
воздуха. При ограниченной в разумных пределах высоте топки протяженная зона дожигания ведет к соответствующему сокращению восстановительной зоны, что ограничивает возможности уменьшения выхода оксидов азота при ступенчатом сжигании топлива.
Достигаемым результатом полезной модели является уменьшение выхода оксидов азота и повышение полноты сгорания продуктов неполного горения при ступенчатом сжигании топлива.
Это обеспечивается тем, что в вертикальной топочной камере для ступенчатого сжигания топлива с пониженным выходом оксидов азота, содержащей установленные в ее нижней части горелочные устройства с каналами для подачи топлива, первичного и вторичного воздуха и сопла третичного воздуха в верхней части камеры, согласно полезной модели сопла для подачи третичного воздуха подключены к высоконапорному вентилятору и ориентированы по касательной к лежащей в вертикальной плоскости воображаемой окружности.
На чертеже схематически изображена топочная камера согласно полезной модели в продольном разрезе применительно к варианту трехступенчатого сжигания.
Вертикальная топочная камера 1 для ступенчатого сжигания топлива с пониженным выходом оксидов азота содержит установленные в ее нижней части основные горелочные устройства 2 с каналами (на чертеже не показаны) для подачи твердого (пылевидного) топлива, первичного и вторичного воздуха, установленные над основными дополнительные горелочные устройства 3 с каналами (на чертеже не показаны) для подачи газообразного или твердого топлива и сопла 4 третичного воздуха в верхней части камеры 1. Сопла 4 для подачи третичного воздуха подключены к высоконапорному вентилятору (на чертеже не показан) и ориентированы по касательной к лежащей в вертикальной плоскости воображаемой окружности А. Исходя из условии предотвращения шлакования стен топочной камеры 1, диаметр воображаемой окружности А должен лежать в пределах 0,3÷0,8 глубины В топочной камеры 1.
Топочная камера 1 согласно полезной модели работает следующим образом. В основные горелочные устройства 2 подается твердое топливо в смеси с первичным воздухом и вторичный воздух с коэффициентом избытка воздуха α<1 для схемы двухступенчатого сжигания или α≥1 для схемы трехступенчатого сжигания. В дополнительные горелочные устройства 3 при трехступенчатом сжигании (см. чертеж) подается газообразное или твердое топливо с недостатком воздуха (α<1), что обеспечивает создание в топочном пространстве выше них восстановительной зоны (зоны с недостатком кислорода), обеспечивающей образование безвредного молекулярного азота. В сопла 4 подается третичный воздух в количестве, обеспечивающем дожигание образующихся в восстановительной зоне продуктов неполного горения. Струи третичного воздуха поступают в топочную камеру по касательной к лежащей в вертикальной плоскости воображаемой окружности А, что обеспечивает образование вихря с горизонтальной осью вращения.
Давление воздуха, развиваемое высоконапорным вентилятором, и диаметр воображаемой окружности А (в указанных выше пределах) подбираются экспериментальным путем, исходя из условия обеспечения максимально возможной протяженности восстановительной зоны при максимально полной степени дожигания продуктов неполного сгорания до их выхода из топочной камеры 1.
Источники информации:
1. Развитие технологий факельного и вихревого сжигания твердого топлива. / Котлер В.Р. // Теплоэнергетика. 1998. №1, с.71, рис.3.