ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО
BURNER DEVICE

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях для растопки и работы котлов с жидким шлакоудалением.
Известно горелочное устройство в топке (патент РФ №2296824, опубл. 27.12.2006 г. Бюл. №38), содержащее коаксиально установленные мазутную растопочную форсунку с воздушным соплом, циркуляционную трубу и горелочный насадок, размещенные последовательно первые внутри последующих с образованием между ними кольцевых зазоров, соединенных с пылепроводами, образующих кольцевые сопла подачи пыли внутрь циркуляционной трубы и горелочного насадка, при этом источники пыли могут быть подсоединены к образованным пылепроводами кольцевым соплам тангенциально.
Недостатком известного устройства является использование горелочного устройства только для растопки котла, в остальное время работы котла устройство не используется.
Известно горелочное устройство в топке (патент РФ №2313034, опубл. 20.12.2007 г. Бюл. №35), содержащее циркуляционную трубу, перед входным торцом которой размещено сопло подачи инжектирующего агента, а со стороны выходного торца установлен горелочный насадок так, что циркуляционная труба размещена внутри горелочного насадка с образованием кольцевого зазора между ними, источники пыли высокой концентрации (ПВК), холодного высоконапорного воздуха и горячего слабонапорного воздуха и воздушные сопла, при этом сопла высоконапорного холодного воздуха размещены спутно потоку в кольцевом зазоре между циркуляционной трубой и горелочным насадком так, что их выходные торцы расположены в плоскости выходного и входного торцов соответственно циркуляционной трубы и горелочного насадка, подключенного к источнику слабонапорного горячего воздуха.
Недостатком известного устройства является невозможность подсветки факелом горелочного устройства надподового пространства топки котла для обеспечения бесперебойного вытекания жидкого шлака, так как ось горелочного устройства расположена горизонтально.
Известно горелочное устройство в топке (патент РФ №2294484, опубл. 27.02.2007 г. Бюл. №6), содержащее растопочную горелку, включающую циркуляционную трубу с муфелем, размещенную в воздушном коробе, перед входным торцом которой установлены сопло подачи пыли высокой концентрации (ПВК), заведенное через фронтальную стенку воздушного короба внутрь циркуляционной трубы, растопочная мазутная форсунка и воздушные сопла, а с противоположной стенки воздушного короба к нему пристыкован входным торцом горелочный насадок, выходной торец которого заведен внутрь амбразуры горелочного устройства топки котла, причем оси циркуляционной трубы и горелочного насадка расположены горизонтально, а также дополнительная горелка с коаксиальными соплами подачи пыли высокой концентрации (ПВК) и воздуха, ось которой направлена на под камеры сгорания топки котла под острым углом к оси растопочной горелки.
Недостатком известного горелочного устройства является наличие периферийной камеры сгорания, в которой установлена указанная дополнительная горелка, что влечет повышение себестоимости отпускаемой электроэнергии и пара, а следовательно, снижается эффективность работы оборудования котла.
В основу изобретения положена задача повышения эффективности и экономичности воспламенения и обеспечение бесперебойного вытекания жидкого шлака из камеры сгорания топки котла.
Поставленная задача решается тем, что в горелочном устройстве, содержащем растопочную горелку, включающую циркуляционную трубу с муфелем, размещенную в воздушном коробе, перед входным торцом которой установлены кольцевое сопло подачи пыли высокой концентрации (ПВК), растопочная мазутная форсунка, установленная внутри кольцевого сопла, и воздушное сопло, тангенциально пристыкованное к кольцевому соплу подачи ПВК, заведенному через фронтальную стенку воздушного короба внутрь циркуляционной трубы, а с противоположной стенки воздушного короба к нему пристыкован входным торцом горелочный насадок, выходной торец которого заведен внутрь амбразуры горелочного устройства топки котла, причем оси циркуляционной трубы и горелочного насадка расположены горизонтально, а также дополнительная горелка с коаксиальными соплами подачи пыли высокой концентрации (ПВК) и воздуха, ось которой направлена на под камеры сгорания топки котла под острым углом к оси растопочной горелки, согласно изобретению оси циркуляционной трубы и горелочного насадка установлены эксцентрично относительно друг друга и лежат в одной вертикальной плоскости с образованием между циркуляционной трубой и горелочным насадком в верхней их части зазора, через который в горелочный насадок растопочной горелки заведен выходной торец указанной дополнительной горелки, ось которой лежит в этой же вертикальной плоскости, при этом выходной и входной торцы внутренних поверхностей соответственно муфеля и горелочного насадка в нижней их части состыкованы между собой заподлицо, а входной торец дополнительной горелки заведен внутрь воздушного короба через его фронтальную стенку над циркуляционной трубой.
Установка осей циркуляционной трубы и горелочного насадка эксцентрично относительно друг друга в одной вертикальной плоскости с образованием между циркуляционной трубой и горелочным насадком в верхней их части зазора, через который в горелочный насадок растопочной горелки заведен выходной торец указанной дополнительной горелки, ось которой лежит в этой же вертикальной плоскости, при этом выходной и входной торцы внутренних поверхностей соответственно муфеля и горелочного насадка в нижней их части состыкованы между собой заподлицо, а входной торец дополнительной горелки заведен внутрь воздушного короба через его фронтальную стенку над циркуляционной трубой, позволяет обеспечить не только растопку котла с помощью одного горелочного устройства, но и подсветку пода топки котла факелом дополнительной горелки, направленной на под топки, что исключает вынужденный простой котла из-за затвердевания жидкого шлака и повышает экономические показатели работы котла. Стыковка между собой выходного и входного торцов внутренних поверхностей заподлицо соответственно муфеля и горелочного насадка в нижней их части исключает сепарацию пыли и ее накопление в нижней части, так как эта пыль будет выноситься вновь поступающей аэросмесью в топку котла.
Размещение выходного торца растопочной мазутной форсунки внутри кольцевого сопла подачи ПВК позволяет прогреть пыль до поступления ее в муфель, что укорачивает время воспламенения и обеспечивает настил пыли непосредственно на раскаленную поверхность муфеля. Это повышает эффективность воспламенения.
На фиг.1 изображен продольный разрез предлагаемого горелочного устройства, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.
Горелочное устройство содержит растопочную горелку 1, включающую циркуляционную трубу 2 с муфелем 3, размещенную 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, заведенного 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 заведен 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 заведен 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 закреплен на противоположных стенках воздушного короба 4, а верхний размещен над муфелем 3 и может быть выполнен из разъемных полуколец.
При необходимости, с целью увеличения подачи воздуха, проходное сечение зазора 16 может быть расширено за счет 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 трехходовой кран 25, причем 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 подсоединены пылепровод 22 ПВК и воздушное сопло 6. Внутри патрубка 27 размещены выходной торец растопочной мазутной форсунки 7 и запальник 29, заведенные через плоскую круглую крышку 30, установленную с наружной стороны с гляделкой 31. Воздушный короб 4 соединен 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 раскаленные стенки муфеля 3 через кольцевое сопло 5 тангенциально подается ПВК, поступающая от источника 24 ПВК через трехходовой 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 котла. После растопки котла растопочная мазутная форсунка 7 отключается, а поступающая от источника 24 ПВК трехходовым 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 ее надподовое пространство, где сгорает и подсвечивает жидкий шлак, обеспечивая его безостановочную эвакуацию из летки (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 надежное вытекание жидкого шлака из камеры сгорания топки котла.