Спосіб спалювання суміші газів у топці парового котла

Заявка на патент подана для регистрации в Госпатент Украины

   Корисна модель відноситься до галузі теплоенергетики і може бути використана на підприємствах чорної металургії, де застосовуються низькокалорійні види палива.

   Відомий спосіб спалювання палива, який включає подавання газоподібного палива й окислювача, утворення паливокисневого потоку, його зміщення відносно поздовжньої осі потоку і кручення навколо неї, при цьому в корені факела потік поділяють на внутрішній та зовнішні шари, які закручують у протилежних напрямках (UA, № 25607 U, кл. F23C 11/00, опубл. 10.08.2007 р.)

   Використання відомого способу характеризується високим хімічним недопалом палива та великою витратою повітря, зумовлених незначною довжиною шляху горіння палива, оскільки факел в робочому просторі топки поширюється лінійно.

   Найбільш близьким аналогом пропонованої корисної моделі є спосіб спалювання палива у вигляді суміші газів у топці парового котла, що включає подавання в топку парового котла з протилежних її сторін двома зустрічними потоками висококалорійних газів, подавання в топку парового котла двома паралельними потоками низькокалорійних газів, розташованими перпендикулярно до потоків висококалорійних газів, і подавання потоку повітря в потоках паливоповітряної суміші (SU, № 1370366 А1, кл. F23C 11/00, опубл. 30.01.1988 р.).

   Відомий спосіб не забезпечує досягнення необхідного технічного результату з наступних причин.

   Подавання низькокалорійних газів паралельними потоками через основний пальник і висококалорійних газів зустрічними потоками, перпендикулярними основним, через додаткові пальники, має незначну довжину шляху горіння факела, це призводить до недостатнього перемішування газів з повітрям. При цьому ступінь заповнення топки факелом низька, і це призводить до високого хімічного недопалу суміші газів.Спалювання суміші газів відомим способом призводить до зменшення розміру факела, появи зон із зниженою температурою по перерізу топки, погіршення згоряння палива з збільшенням частки хімічного недопалу. При цьому збільшується коефіцієнт витрати повітря для забезпечення необхідної повноти спалювання палива.

   В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу спалювання суміші газів у топці парового котла, в якому за рахунок зміни подачі та напрямку потоків газу забезпечується створення спіралевидного розповсюдження факела, що приводить до поліпшення перемішування газів з повітрям, збільшення ступеня заповнення топки факелом, забезпечуючи зменшення хімічного недопалу суміші газів.

   Поставлена задача вирішується тим, що в способі спалювання суміші газів, у топці парового котла, що включає подавання в топку парового котла двома потоками низькокалорійних газів і з протилежних сторін топки двома потоками - висококалорійних газів, і подавання повітря в топку парового котла, згідно корисної моделі висококалорійні гази подають нижніми потоками, які направляють вгору під кутом 30 – 35^о до поперечної осі топки, а низькокалорійні гази подають з протилежних сторін топки верхніми потоками, які направляють вниз під кутом 30 – 35^о до поперечної осі топки, при цьому повітря подають разом з потоками газів.

   Суть способу пояснюється рисунком, на якому показана схема подавання газів в топку парового котла. Де 1 – топка; 2 - верхнє сопло пальника; 3 – нижнє сопло пальника; 4 – обмурівка топки; 5 – екранна система.

Приклад.

   Спалювання суміші низькокалорійних і висококалорійних газів здійснювали в топці парового котла ТП-150 з паропродуктивністю 150т/год.  Як низькокалорійний газ використовували доменний та коксовий газ з калорійністю 3,35 і 16,75 МДж відповідно, який подавали через верхні сопла. В якості висококалорійного газу використовували природний газ з калорійністю 34,33 МДж. Подачу низькокалорійного газу і 35% повітря здійснювали через верхні сопла, а висококалорійного газу і 65% повітря -  через нижні.

   При цьому потоки газів і повітря закручуються в різних напрямках, а їхнє змішання відбувається на виході з сопел пальникового пристрою.

При зіткненні газоповітряних потоків, спрямованих під кутом один до одного утворюється плоска струмінь, що має високий ступінь турбулентності і велику поверхню, що дозволяє забезпечити інтенсивне згоряння палива по всьому об'єму топки. При цьому також шляхом зміни витрат газу і повітря через нижні і верхні потоки можна регулювати положення факела по висоті топки. Так, при необхідності знизити положення факела в топці збільшується подача повітря через верхні сопла і одночасно зменшується подача повітря через нижні сопла. При цьому зона ядра факела знижується і відбувається перерозподіл температурних полів по перерізу топки.

   У порівнянні з відомим способом – найближчим аналогом, реалізація запропонованого способу показала, що втрати тепла з хімічним недопалом склали 1% проти 3,2% у відомому способі, коефіцієнт витрати повітря в топці зменшився з 1,4 до 1,28.

   Таким чином, реалізація запропонованого способу забезпечує зменшення втрат тепла з хімічним недопалом за рахунок поліпшення перемішування газів з повітрям, збільшення довжини горіння газів, збільшення ступеня заповнення топки факелом, зменшення коефіцієнта витрати повітря, що в остаточному підсумку дає можливість збільшити ККД котла. При роботі котла з реалізованої корисною моделлю ККД котла збільшився з 78 до 86%.