RU2037098C1

RU2037098C1 - Method of step-by-step burning of fuel-air mixture in pulverized-coal fired boilers

Info

Publication number: RU2037098C1
Authority: RU
Inventors: В.Л. Шульман; Р.А. Лейзерова
Priority date: 1991-01-09
Filing date: 1991-01-09
Publication date: 1995-06-09

Abstract

FIELD: heat power engineering. SUBSTANCE: step-by-step burning of fuel-air mixture in pulverized-coal fired boilers 1 equipped with furnaces with two and more tiers of burners 3 is provided by redistribution of fuel among the tiers of burners 3 with an increase of fuel supply to burners 3 of the lower tier until excess-air coefficient α = 0.7 is attained, and by supply of fuel-air mixture and secondary air from burners 3 of the lower tier to the furnace at an angle up to 15 deg upwards relative to the horizontal plane. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в пылеугольных котлах. The invention relates to a power system and can be used in pulverized coal boilers.

Ступенчатое сжигание топливовоздушной смеси в пылеугольных котлах является эффективным средством уменьшения выбросов окислов азота. Staged combustion of the air-fuel mixture in coal-fired boilers is an effective way to reduce nitrogen oxide emissions.

Ступенчатое сжигание может быть реализовано различными способами, например, путем сброса части воздуха в топку помимо горелок, перераспределением топлива или воздуха между ярусами горелок в топках с многоярусным расположением горелок, а в пылеугольных котлах, оборудованных пылесистемами с промбункером, увеличением подачи топлива в нижние горелки при неизменном распределении воздуха между горелками всех ярусов, которое обеспечивают различной частотой вращения пылепитателей, связанных с верхними и нижними горелками. Step burning can be implemented in various ways, for example, by discharging part of the air into the furnace in addition to the burners, redistributing fuel or air between the tiers of the burners in the furnaces with a multi-tier arrangement of burners, and in pulverized coal boilers equipped with vacuum systems with an industrial hopper, increasing the fuel supply to the lower burners at constant distribution of air between the burners of all tiers, which provide a different speed of dust collectors associated with the upper and lower burners.

Все известные способы ступенчатого сжигания топлива [1-4] обеспечивают нестехиометрическое сжигание либо всего топлива, либо части его. All known methods of staged fuel combustion [1-4] provide non-stoichiometric combustion of either all fuel or part of it.

Способ ступенчатого сжигания топливовоздушной смеси в пылеугольных котлах, оборудованных топками с двумя и более ярусами горелок, путем перераспределения топлива между ярусами горелок с увеличением подачи топлива в горелки нижнего яруса, обеспечивает сжигание основной массы топлива при избытке воздуха ниже стехиометрического ( α^г<1,0), что приводит к снижению выхода окислов азота в пылеугольных факелах нижних горелок.The method of staged combustion of the air-fuel mixture in coal-fired boilers equipped with furnaces with two or more tiers of burners by redistributing the fuel between the tiers of the burners with an increase in the fuel supply to the burners of the lower tier provides for burning the bulk of the fuel with an excess of air below stoichiometric (α ^g <1.0 ), which leads to a decrease in the yield of nitrogen oxides in pulverized coal flares of the lower burners.

При этом уменьшается образование так называемых топливных окислов азота, возникающих вследствие окисления связанного азота топлива. При уменьшенном избытке воздуха азот, выделяющийся при термическом разрушении азотсодержащих соединений топлива, переходит в молекулярный азот. This reduces the formation of the so-called fuel nitrogen oxides arising from the oxidation of bound nitrogen fuel. With a reduced excess of air, nitrogen released during the thermal destruction of nitrogen-containing fuel compounds passes into molecular nitrogen.

Этот способ является прототипом предлагаемого способа и базовым вариантом для сравнения. Он широко известен и применяется на ряде электростанций, в частности, на Верхне-Тагильской ГРЭС. This method is a prototype of the proposed method and a basic option for comparison. It is widely known and used at a number of power plants, in particular, at Verkhne-Tagilskaya TPP.

Способ-прототип порождает ряд негативных явлений, снижающих эффективность работы котла, среди которых уменьшение температуры дымовых газов на выходе из топки котла и уменьшение температуры перегрева пара ниже допустимого уровня. The prototype method generates a number of negative phenomena that reduce the efficiency of the boiler, including a decrease in the temperature of the flue gases at the outlet of the boiler furnace and a decrease in the temperature of the superheat of the steam below the permissible level.

Кроме того, и эффективность подавления окислов азота при этом способе сжигания топливовоздушной смеси недостаточна. In addition, the efficiency of suppressing nitrogen oxides in this method of burning the air-fuel mixture is insufficient.

Для повышения экономичности работы котла и эффективности подавления окислов азота предлагается способ ступенчатого сжигания топливовоздушной смеси в пылеугольных котлах, оборудованных топками с двумя и более ярусами горелок, путем перераспределения топлива между ярусами с увеличением подачи топлива в горелки нижнего яруса до достижения коэффициента избытка воздуха α 0,7, согласно которому топливовоздушную смесь и вторичный воздух из горелок нижнего яруса подают в топку под углом от 0 до 15^о вверх относительно горизонтальной плоскости.To increase the efficiency of the boiler and the suppression of nitrogen oxides, a method is proposed for the step-by-step combustion of the air-fuel mixture in coal-fired boilers equipped with furnaces with two or more tiers of burners by redistributing fuel between tiers with increasing fuel supply to the lower tier burners until the air excess coefficient α 0, 7, according to which the air-fuel mixture and secondary air from the burners of the lower tier are fed into the furnace at an angle from 0 to 15 ^about upward relative to the horizontal plane .

На чертеже изображена схема, реализующая предлагаемый способ сжигания топливовоздушной смеси в пылеугольных котлах. The drawing shows a diagram that implements the proposed method of burning air-fuel mixture in pulverized coal boilers.

Поток топливовоздушной смеси 1, поступающий в топку котла 2, оборудованную двумя ярусами горелок 3, разделяются на входе в горелки на потоки 4 и 5 соответственно к верхнему и нижнему ярусу горелок с одинаковым содержанием воздуха в каждом из потоков. The air-fuel mixture flow 1 entering the furnace of the boiler 2, equipped with two tiers of burners 3, is divided at the inlet of the burner into streams 4 and 5, respectively, to the upper and lower tiers of the burners with the same air content in each of the streams.

Поток 6 вторичного воздуха на входе в горелки также разделяется на потоки 7 и 8 соответственно к верхнему и нижнему ярусу горелок с одинаковым количеством воздуха в каждом из них. The secondary air stream 6 at the inlet to the burners is also divided into flows 7 and 8, respectively, to the upper and lower tiers of the burners with the same amount of air in each of them.

Но в потоке 5 топливовоздушной смеси, направляемом к нижнему ярусу горелок, содержание топлива выше, чем в потоке 4 к верхнему ярусу горелок, и потоки топливовоздушной смеси 5 и вторичного воздуха 8 из нижних горелок поступают в топку под углом вверх относительно горизонтальной плоскости. Величина этого угла находится в диапазоне 0-15^о, т.е. в диапазоне угла регулирования поворота горелок.But in the stream 5 of the air-fuel mixture directed to the lower tier of the burners, the fuel content is higher than in the stream 4 to the upper tier of the burners, and the flows of the air-fuel mixture 5 and secondary air 8 from the lower burners enter the furnace at an angle upward relative to the horizontal plane. The magnitude of this angle is in the range ^of 0-15, i.e. in the range of the angle of rotation control of the burners.

Таким образом, потоки топливовоздушной смеси и воздуха в верхних и нижних горелках развиваются под углом друг к другу. Thus, the flows of air-fuel mixture and air in the upper and lower burners develop at an angle to each other.

При организации режима ступенчатого сжигания расход воздуха на оба яруса горелок поддерживается идентичным (α= 1,0). Перераспределение топлива по ярусам горелок осуществляется изменением числа оборотов пылепитателей, обеспечивая подачу до 70% всего топлива к нижним горелкам и около 30% к верхним горелкам. При этом устанавливается избыток воздуха в нижних горелках α0,7, а в верхних α 1,7; изменяется температура перегретого пара при перераспределении топлива между нижними (расход В_н) и верхними (расход В_в) горелками при неизменных впрысках. При соотношении расходов топлива в нижние и верхние горелки

2,30 (что соответствует расходу в нижние горелки до 70% от общего расхода топлива на котел) температура перегретого пара (при полностью закрытых впрысках) снижается на 10^оС.When organizing the staged combustion mode, the air flow rate for both tiers of the burners is maintained identical (α = 1.0). The redistribution of fuel along the tiers of the burners is carried out by changing the number of revolutions of dust collectors, providing up to 70% of all fuel to the lower burners and about 30% to the upper burners. In this case, an excess of air is established in the lower burners α0.7, and in the upper α 1.7; the temperature of superheated steam changes during the redistribution of fuel between the lower (flow rate B _n ) and upper (flow rate B _c ) burners with constant injections. When the ratio of fuel consumption in the lower and upper burners

2.30 (corresponding to the lower flow rate of the burner up to 70% of the total fuel flow to the boiler), the temperature of the superheated steam (fully closed injections) decreased to 10 ° ^C.

При реализации предлагаемого способа ось нижних горелок была отклонена вверх относительно горизонтальной плоскости на 12^о, верхние же горелки были ориентированы в горизонтальной плоскости. Этот режим настраивался при номинальной нагрузке котла.When implementing the proposed method, the axis of the lower burners was deflected upward relative to the horizontal plane by 12 ^° , while the upper burners were oriented in the horizontal plane. This mode was set at the rated load of the boiler.

Разворот нижних горелок и подача из них топливовоздушной смеси в топку под углом 12 вверх относительно горизонтальной плоскости и установка верхних горелок в горизонтальной плоскости позволяет устранить неблагоприятное влияние неравномерного расхода топлива в горелки верхнего и нижнего яруса на параметры пара. Расчетный перегрев пара обеспечивается при существенно меньшем избытке воздуха ( α1,22), в отличие от реализации способа-прототипа ( α 1,33). Это повышает экономичность котла вследствие снижения потерь с уходящими газами и затрат на тягодутьевые машины. Turning the lower burners and feeding the air-fuel mixture into the furnace at an angle of 12 upwards from the horizontal plane and installing the upper burners in the horizontal plane eliminates the adverse effect of uneven fuel consumption in the burners of the upper and lower tiers on the steam parameters. The calculated steam overheating is provided with a significantly smaller excess of air (α1.22), in contrast to the implementation of the prototype method (α 1.33). This increases the efficiency of the boiler due to the reduction of losses with flue gases and the cost of draft machines.

Кроме того, концентрация окислов азота в дымовых газах за котлом снижается по сравнению с прототипом (базовым вариантом) на 40% как за счет нестехиометрического сжигания, так и за счет общего снижения избытка воздуха в топке. In addition, the concentration of nitrogen oxides in the flue gases behind the boiler is reduced by 40% compared with the prototype (basic version) due to non-stoichiometric combustion, and due to the overall reduction of excess air in the furnace.

Claims

METHOD FOR STEADING COMBUSTION OF A FUEL-AIR MIXTURE IN DUST-COOLED BOILERS equipped with furnaces with two or more tiers of burners by redistributing fuel between the tiers of the burners with an increase in its supply to the burners of the lower tier, characterized in that, in order to increase the economical efficiency of the boiler’s air and from the burners of the lower tier fed into the furnace at an angle of up to 15 ^o top relative to the horizontal plane.