RU2464494C1

RU2464494C1 - Firing device with cooled bottom

Info

Publication number: RU2464494C1
Application number: RU2011120551/06A
Authority: RU
Inventors: Виктор Константинович Любов (RU); Виктор Константинович Любов
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2012-10-20

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: firing device for burning liquid, gaseous or solid fuels comprises a horizontal or a slightly inclined bottom arranged from refractory materials and equipped with a system of air channels providing for its cooldown and connected at one side to an air distribution box, and at the other side - to an air collection box, at the same time the air collection box is equipped with an exhaust air duct connected with an air intake shaft supplying a mixture of cold and slightly heated air to a blow fan equipped with an injection air duct, besides, the air distribution box is equipped with a rotary louver grid controlling air flow to the system of air channels, and overcoming aerodynamic resistance of the system of air channels is provided due to underpressure pulled by the blow fan in the air intake shaft.

EFFECT: high gross efficiency of a boiler set with reduced emissions of nitrogen oxides and energy spend for blowing.

3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для сжигания жидких, газообразных и твердых топлив и может найти применение в промышленной теплоэнергетике.The invention relates to a device for burning liquid, gaseous and solid fuels and may find application in industrial heat power engineering.

Известны газомазутные топки с горизонтальным или слабонаклонным неохлаждаемым подом, выполненным из огнеупорных материалов (шамотного кирпича и др.) [Адамов В.А. Сжигание мазута в топках котлов. - Л.: Недра, 1989, с.154; Бузников Е.Ф., Роддатис К.Ф., Спейшер В.А. Перевод котлов ДКВ и ДКВР на газообразное топливо. - М. - Л.: Энергия, 1964, с.34-35]. Данные топки широко применяются на объектах малой энергетики и были рассчитаны на сжигание средних по вязкостным характеристикам мазутов. Однако в настоящее время в топочных камерах данных газомазутных котлов практически повсеместно сжигаются тяжелые мазуты марки 100 и даже 200. При этом требования по вязкости топлива перед горелочными устройствами, как правило, не соблюдаются, в результате имеет место крупнодисперсный распыл мазута и его диффузионное горение. Крупные капли мазута сепарируют на под топки, где в процессе их выгорания происходит оплавление огнеупорного материала с последующим образованием на нем наростов, способных оказывать негативное влияние на аэродинамику топки. Все это снижает полноту выгорания топлива и экологоэкономические показатели работы котла в целом. Кроме этого, при останове котлоагрегата начало проведения ремонтных работ сдерживается периодом охлаждения его обмуровки и прежде всего пода, для сокращения которого включают дымосос, что вызывает дополнительный расход электроэнергии на собственные нужды.Known gas-oil furnaces with horizontal or slightly inclined uncooled hearth made of refractory materials (fireclay bricks, etc.) [V. Adamov Burning fuel oil in boiler furnaces. - L .: Nedra, 1989, p. 154; Buznikov E.F., Roddatis K.F., Speicher V.A. Conversion of boilers DKV and DKVR to gaseous fuel. - M. - L .: Energy, 1964, p. 34-35]. These fire chambers are widely used at small-scale power facilities and were designed to burn fuel oils that are medium in viscosity characteristics. However, currently in the combustion chambers of these gas-oil boilers, heavy fuel oils of grades 100 and even 200 are almost everywhere burned. However, the requirements for the viscosity of the fuel in front of the burner devices are usually not complied with, as a result, there is a coarse dispersion of fuel oil and its diffusion combustion. Large drops of fuel oil are separated into the furnaces, where during their burning out the refractory material is melted, followed by the formation of growths on it, which can have a negative effect on the aerodynamics of the furnace. All this reduces the completeness of fuel burnout and environmental and economic performance of the boiler as a whole. In addition, when the boiler is shut down, the start of repair work is constrained by the period of cooling of its lining and, first of all, the hearth, to reduce which a smoke exhauster is included, which causes additional energy consumption for own needs.

Для устранения ранее отмеченных недостатков в горизонтальном поде котлоагрегата ДКВр-20-13 была выполнена система воздушных каналов, обеспечивающих охлаждение пода. Для преодоления аэродинамического сопротивления системы воздушного охлаждения пода со стороны задней стены топки установлен вентилятор ВВД-8У с двигателем мощностью 5,5 кВт. Холодный воздух, забираемый из помещения котельной, при прохождении воздушных каналов нагревается, обеспечивая охлаждение пода топки. Максимальный прирост температуры воздуха на выходе из системы охлаждения пода составил Δt=40°. Смесь холодного воздуха, забираемого с помощью воздухозаборной шахты, и слабоподогретого воздуха, прошедшего по каналам системы воздушного охлаждения пода, вентилятором ВД-11,5 направляется к горелочному устройству ГМГБ-5,6; расположенному на фронтовой стене котла [Любов В.К., Романов А.Ю., Любова Н.В. Повышение эффективности сжигания мазута в топках котлов ДКВр-20-13 // Материалы пятой Всероссийской науч.-техн. конф. «Вузовская наука - региону» Вологда: ВоГТУ, 2007. - т.I. с.64-66]. Данное топочное устройство принято нами за прототип.To eliminate the previously noted shortcomings in the horizontal hearth of the DKVr-20-13 boiler, a system of air channels was implemented to provide cooling of the hearth. To overcome the aerodynamic drag of the hearth air cooling system, a VVD-8U fan with a 5.5 kW engine was installed from the back of the furnace. Cold air taken from the boiler room is heated during the passage of air channels, providing cooling of the furnace hearth. The maximum increase in air temperature at the outlet of the hearth cooling system was Δt = 40 °. A mixture of cold air taken in with the help of an air intake shaft and slightly warmed air that has passed through the channels of the hearth air cooling system is sent by the VD-11.5 fan to the GMGB-5.6 burner; located on the front wall of the boiler [Lyubov V.K., Romanov A.Yu., Lyubova N.V. Improving the efficiency of burning fuel oil in the furnaces of boilers DKVR-20-13 // Materials of the Fifth All-Russian Scientific-Technical. conf. “University science - to the region” Vologda: VSTU, 2007. - Vol. I. p. 64-66]. This furnace device is accepted by us as a prototype.

Результаты балансовых испытаний котлоагрегатов, оборудованных системой воздушного охлаждения пода топки, обеспечивающей предварительный подогрев воздуха, идущего в горелочные устройства, показали, что их КПД брутто и жизненный цикл огнеупорного материала пода увеличились. Однако опыт длительной эксплуатации котлов с данными топочными устройствами показал, что наличие дополнительного высоконапорного вентилятора в системе воздушного охлаждения пода увеличило расход энергии на дутье ~на 18%, что привело к повышению себестоимости вырабатываемой тепловой энергии.The results of the balance tests of boilers equipped with an air cooling system for the furnace, which provides preliminary heating of the air going to the burner devices, showed that their gross efficiency and the life cycle of the hearth refractory material increased. However, the experience of long-term operation of boilers with these furnace devices showed that the presence of an additional high-pressure fan in the hearth air cooling system increased the energy consumption for blasting by ~ 18%, which led to an increase in the cost of heat generated.

Проблемы, связанные с непродолжительным сроком службы неохлаждаемого пода и дополнительными затратами энергии для ускорения его охлаждения с целью проведения ремонтных работ, характерны и для котлов, сжигающих древесное топливо [Головков С.И., Коперин И.Ф., Найденов В.И. Энергетическое использование древесных отходов. - М.: Лесная промышленность, 1987, с.48, 51, 101, 102, 104].The problems associated with the short service life of the uncooled hearth and additional energy costs to accelerate its cooling for the purpose of repair work are also characteristic of boilers burning wood fuel [Golovkov SI, Koperin I.F., Naidenov V.I. Energy use of wood waste. - M .: Forest industry, 1987, p. 48, 51, 101, 102, 104].

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение технико-экономических и экологических показателей работы топочных устройств с горизонтальным или слабонаклонным подом, выполненным из огнеупорных материалов, и увеличение его жизненного цикла.The problem to which the invention is directed is to increase the technical, economic and environmental performance indicators of furnace devices with a horizontal or slightly inclined hearth made of refractory materials, and to increase its life cycle.

Это достигается тем, что у топочного устройства для сжигания жидкого, газообразного или твердого топлив, содержащего горизонтальный или слабонаклонный под, выполненный из огнеупорных материалов и снабженный системой воздушных каналов, обеспечивающих его охлаждение и подключенных, с одной стороны к воздухораспределительному, а с другой к воздухосборному коробам, при этом воздухосборный короб оснащен отводящим воздуховодом, подключенным к воздухозаборной шахте, подводящей смесь холодного и слабоподогретого воздуха к дутьевому вентилятору, оснащенному нагнетательным воздуховодом, причем воздухораспределительный короб оснащен поворотной жалюзийной решеткой, регулирующей расход воздуха в систему воздушных каналов, а преодоление аэродинамического сопротивления системы воздушных каналов обеспечивается за счет разрежения, создаваемого дутьевым вентилятором в воздухозаборной шахте.This is achieved by the fact that a furnace device for burning liquid, gaseous or solid fuels containing a horizontal or slightly inclined hearth made of refractory materials and equipped with a system of air ducts for cooling it and connected, on the one hand to the air distribution, and on the other to the air collection boxes, while the air box is equipped with a discharge duct connected to the intake shaft, which brings a mixture of cold and slightly warmed air to the blow valve torus equipped with a discharge duct, wherein the air distribution box is equipped with a rotatable louvre regulating the air flow in the air channel system and overcome aerodynamic air channel system resistance is provided due to the depression created in the suction blower fan shaft.

На фиг.1 изображено предлагаемое топочное устройство, продольный разрез; на фиг.2 - горизонтальный разрез А-А фиг.1; на фиг.3 - вид В на воздухораспределительный короб с поворотной жалюзийной решеткой. На фигурах 1 и 2 охлаждаемый под приведен для котлоагрегата ДКВр-20-13, однако подобным образом он может быть выполнен на других котлах с горизонтальным или слабонаклонным подом.Figure 1 shows the proposed furnace device, a longitudinal section; figure 2 is a horizontal section aa of figure 1; figure 3 is a view In the air distribution box with a rotary louvre grille. In figures 1 and 2, the cooled one is shown for the boiler unit DKVR-20-13, however, in a similar way it can be performed on other boilers with a horizontal or slightly inclined hearth.

Топочное устройство содержит камеру сгорания 1 с горизонтальным или слабонаклонным подом 2, выполненным из огнеупорных материалов и снабженным системой воздушных каналов 3, обеспечивающих его охлаждение и подключенных с одной стороны к воздухораспределительному 4, а с другой к воздухосборному 5 коробам, при этом воздухосборный короб оснащен отводящим воздуховодом 6, подключенным к воздухозаборной шахте 7, подводящей смесь холодного и слабоподогретого воздуха к дутьевому вентилятору 8, оснащенному нагнетательным воздуховодом 9. Воздухораспределительный короб 4 снабжен поворотной жалюзийной решеткой 10, регулирующей расход воздуха в систему воздушных каналов 3, преодоление аэродинамического сопротивления воздушных каналов обеспечивается за счет разрежения, создаваемого дутьевым вентилятором 8 в воздухозаборной шахте 7.The furnace device contains a combustion chamber 1 with a horizontal or slightly inclined hearth 2 made of refractory materials and equipped with a system of air channels 3 for cooling it and connected on the one hand to the air distribution 4 and, on the other hand, to the air collecting duct 5, while the air collecting duct is equipped with a discharge duct air duct 6 connected to an air intake shaft 7 supplying a mixture of cold and slightly heated air to a blower fan 8 equipped with a discharge duct 9. Air the distribution box 4 is equipped with a rotary louvre grille 10, which regulates the air flow into the air duct system 3, overcoming the aerodynamic drag of the air ducts is ensured by the vacuum created by the blower fan 8 in the intake shaft 7.

Работа топочного устройства с охлаждаемым подом осуществляется следующим образом.The operation of the furnace device with a cooled hearth is as follows.

Забор воздуха для обеспечения процесса горения топлива в камере сгорания 1 осуществляется с помощью дутьевого вентилятора 8, создающего разрежение в воздухозаборной шахте 7, к которой подключен отводящий воздуховод 6, обеспечивающий присадку к холодному воздуху слабоподогретого из воздухосборного короба 5. Регулирование расхода воздуха, забираемого в систему охлаждения пода, осуществляется с помощью поворотной жалюзийной решетки 10, а его распределение по воздушным каналам 3 с помощью воздухораспределительного короба 4. При прохождении воздуха по воздушным каналам 3 происходит его нагрев, при этом под топки 2 охлаждается. Повышение температуры воздуха, поступающего в камеру сгорания 1, позволяет повысить эффективность процесса горения и увеличить жизненный цикл огнеупорных материалов пода топки. Воздухораспределительный короб 4 с приемными устройствами, оборудованными поворотными жалюзийными решетками 10, следует располагать в зоне с наиболее неблагоприятными параметрами микроклимата (повышенная температура и/или загазованность), что позволяет получить дополнительный положительный эффект за счет улучшения условий труда персонала котельной. При остановке котлоагрегата для проведения ремонтных работ или расшлаковки поворотные жалюзийные решетки 10 оставляют открытыми, что сокращает период расхолаживания и затраты энергии на собственные нужды.The air intake to ensure the combustion process of the fuel in the combustion chamber 1 is carried out using a blower fan 8, which creates a vacuum in the intake shaft 7, to which the exhaust duct 6 is connected, providing an additive to the cold air slightly warmed from the air intake duct 5. Regulation of the flow rate of air drawn into the system cooling the hearth is carried out using a rotary louvre grille 10, and its distribution through the air channels 3 using the air distribution box 4. When passing ozduha air channels 3 at its heating occurs, while under the furnace 2 is cooled. An increase in the temperature of the air entering the combustion chamber 1 makes it possible to increase the efficiency of the combustion process and increase the life cycle of refractory furnaces. The air distribution box 4 with receiving devices equipped with rotary louvre grilles 10 should be located in the zone with the most unfavorable microclimate parameters (elevated temperature and / or gas contamination), which allows to obtain an additional positive effect due to improved working conditions of the boiler room personnel. When the boiler is stopped for repairs or slagging, the rotary louvres 10 are left open, which reduces the cooling time and energy costs for own needs.

Исследования показали, что данное топочное устройство с охлаждаемым подом позволяет обеспечить более высокий КПД брутто котлоагрегата (примерно на 0,8%), уменьшить выбросы оксидов азота на 20…25% и на 18% расход энергии на дутье, а также увеличить жизненный цикл огнеупорных материалов пода топки.Studies have shown that this furnace with a cooled hearth allows for a higher gross efficiency of the boiler (approximately 0.8%), to reduce nitrogen oxide emissions by 20 ... 25% and 18% energy consumption for blasting, as well as to increase the life cycle of refractory furnace hearth materials.

Claims

A furnace device for burning liquid, gaseous, or solid fuels, containing a horizontal or slightly inclined hearth made of refractory materials and equipped with a system of air ducts to ensure its cooling and connected, on the one hand, to the air distribution box and, on the other hand, to the air collecting ducts, while the air collecting duct equipped with an exhaust duct connected to an air intake shaft supplying a mixture of cold and slightly warmed air to a blower equipped with a blower air duct, and the air distribution box is equipped with a rotary louvre grille that regulates the flow of air into the air duct system, and overcoming the aerodynamic drag of the air duct system is ensured by the vacuum created by the blower fan in the air intake shaft.