СПОСОБ РАБОТЫ КОТЛА В РЕЖИМЕ ЖИДКОГО ШЛАКОУДАЛЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК F23L15/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в паровых котлах, сжигающих твердое топливо при удалении шлака в жидком виде.

Известен способ организации топочного процесса, включающий сжигание твердого топлива, вывод расплавленного шлака из открытой зоны горения в зону приема расплавленного шлака и удаление из зоны горения продуктов сгорания (1).

Поддержание в нижней части зоны горения температур, превышающих температуру жидкоплавкого состояния шлака, обеспечивает самостоятельное его вытекание из зоны расплавленного шлака в зону его приема.

Недостатком данного способа с открытой зоной горения является ухудшение шлакоудаления вследствие застывания шлака на низких тепловых нагрузках (менее 70% от номинальной).

Известен способ организации топочного процесса, включающий сжигание твердого топлива в полуоткрытой зоне горения, вывод из нее в зону приема расплавленного шлака и удаление продуктов сгорания из полуоткрытой зоны горения (2).

В полуоткрытой зоне горения за счет ее пережима даже при минимальных тепловых нагрузках (минимальной паровой нагрузке) в зоне расплавленного шлака всегда поддерживается высокая температура (более 160^оС), превышающая температуру жидкоплавкого состояния шлака, которая обеспечивает его хорошую текучесть и исключает застывание шлака на входе в зоне его приема.

Недостатком данного способа является ухудшение удаления шлака из зоны его расплавления в зону приема за счет образующихся в ходе длительной эксплуатации в зоне приема шлаковых наростов в условиях пониженного перепада давления в зоне приема шлака при разрежении в зоне горения (зона расплавленного шлака). Другим недостатком являются высокие потери с физической теплотой шлака, выводимого в большом количестве и с высокой температурой, что снижает к.п.д. топочного процесса в условиях генерации пара и повышает расход сжигаемого топлива.

Таким образом, отсутствие утилизации теплоты выводимого шлака снижает экономичность топочного процесса, проводимого по данному способу.

Цель изобретения - повышение надежности и экономичности путем облегчения вывода расплавленного шлака и утилизации теплоты шлака при выработке пара в случае сжигания твердого топлива и удаления шлака в жидком виде.

Указанная цель достигается тем, что в способе работы котла при удалении шлака в жидком виде, включающем сжигание твердого топлива, вывод расплавленного шлака из зоны горения в зону приема расплавленного шлака удаления продуктов сгорания и нагревания ими воздуха, направляемого в зону горения в качестве окислителя, в зоне приема расплавленного шлака последним нагревают атмосферный воздух, производят его отбор и подачу в поток продуктов сгорания.

Сообщение зоны приема расплавленного шлака с атмосферным воздухом исключает отсос топочных газов из зоны горения в зону приема расплавленного шлака, находящуюся под большим разрежением за счет отсоса воздушного потока из зоны расплавленного шлака. При отсутствии отсоса из зоны горения высокотемпературных топочных газов условия организации топочного процесса не нарушаются. Отбор нагретого шлаком воздуха и подача в продукты сгорания, поступающие в первую (низкотемпературную) зону нагрева воздуха повышает скорость газов, конвективную теплоотдачу от них, что повышает температуру воздуха за первой ступенью его нагрева, и как следствие, температуру горячего воздуха. При этом увеличивается адиабатическая температура и температура в ядре факела, что улучшает теплоотдачу и снижает температуры по ходу газового тракта и, как следствие, температуру уходящих газов, повышая к.п. д. котла (экономичность).

С другой стороны за счет интенсификации конвективной теплоотдачи от продуктов сгорания при сохранении прежней температуры воздуха за первой ступенью его нагрева имеется возможность снизить поверхность первой зоны нагрева воздуха (снизить капитальные затраты).

Поставленная цель может быть осуществлена, например, за счет сообщения верхней части шлакоприемного бункера с атмосферным воздухом через патрубок с регулирующим шибером. Нижняя часть шлакоприемного бункера воздуховодом сообщается с участком газохода между первыми ступенями (по нагреваемой среде), экономайзера и воздухоподогревателя. Подсос атмосферного воздуха в шлакоприемный бункер и отбор нагретого шлаком воздуха в рассечку между экономайзером и воздухоподогревателем осуществляться за счет разрежения, создаваемого дымососом котла. В результате отсоса воздуха из шлакоприемного бункера разрежение воздуха в нем (порядка 250-300 кг/м²) становится заметно выше разрежения газов в нижней части топки (порядка 1 кг/м²). За счет высокого разрежения улучшается транспорт расплавленного шлака с пода топки через летку в шлакоприемный бункер, а оттуда в ванну с водой.

Так как отбираемый воздух нагревается расплавленным шлаком до 350 - 400^оС, то при вводе его в продукты сгорания перед первой ступенью воздухоподогревателя с температурой 290 - 320^оС улучшается интенсивность теплообмена за счет роста коэффициента теплопередачи и некоторого увеличения температурного напора.

Заявляемый способ работы котла при удалении шлака в жидком виде отличается от прототипа тем, что в зоне приема расплавленного шлака последним нагревают атмосферный воздух, производят его отбор и подачу в поток продуктов сгорания.

Таким образом заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом и с другими техническими решениями в данной области техники не позволили выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от всех остальных. Таким образом заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "существенные отличия".

Сущность предлагаемого способа поясняется схемой, изображенной на чертеже.

Поток твердого топлива 1 поступает в зону горения 2 и сгорает с потоком горячего воздуха 3. Поток продуктов сгорания 4 из зоны горения 2 после теплопередачи на парообразование последовательно поступает во вторую 5 и первую 6 зоны нагрева потока воздуха. Уходящие газы 7 с температурой 140 - 160^оС выводятся в атмосферу. Поток воздуха 3 последовательно проходит первую зону нагрева 6, вторую зону нагрева 5, соответственно нагреваясь в них до 200 - 260^оС и 380 - 410^оС.

При сгорании потока топлива 1 в зоне горения 2 образуется расплавленный шлак. Из зоны расплавления 8 поток расплавленного шлака 9 с температурой 1500 - 1600^оС поступает в зону приема 10. В зону приема шлака 10 поступает поток атмосферного воздуха 11, который за счет радиационного и конвективного теплообмена с потоком горячего шлака 9 нагревается до 350-400^оС. За счет разрежения в уходящих газах 7 из зоны приема шлака 10 поток нагретого воздуха 12 вводится в поток продуктов сгорания 4 (между зонами нагрева воздуха 5 и 6), имеющий температуру 290-320^оС. Ввод в поток продуктов сгорания 4 потока воздуха 12 с повышенной температурой повышает температуру и общий расход потока теплоносителя через первую зону нагрева 6 воздуха, что в свою очередь увеличивает коэффициент теплопередачи. Увеличение коэффициента теплопередачи и некоторое возрастание температурного напора повышает количество теплоты, передаваемое от теплоносителя (поток 4 и 12) к потоку воздуха 3, нагреваемому в зоне 6, что в конечном итоге повышает температуру горячего воздуха и, как следствие, адиабатическую температуру в зоне горения 2. Повышение температуры в ядре зоны горения 2 улучшает теплоотдачу в зоне 2 и по ходу потока продуктов сгорания 3, что снижает его температуру и, как следствие, температуру потока уходящих газов 7 (повышая экономичность способа).

С другой стороны сохранение температуры потока воздуха 3 за зоной 6 на прежнем уровне за счет интенсификации теплообмена имеется возможность снизить поверхность нагрева зоны 6 (снизить капитальные затраты на организацию способа).

П р и м е р. В паровом котле ТП-87, оборудованном топкой с жидким шлакоудалением сжигается Кузнецкий уголь (марки "Т") в количестве В=43200 кг/ч. При этом из топки в шлакоприемный бункер выводится расплавленный шлак с температурой 1600^оС в количестве 1470 кг/ч. Верхняя часть шлакоприемного бункера с атмосферным воздухом сообщается патрубком, внутри которого pазмещается регулирующий шибер. Нижняя часть шлакоприемного бункера воздуховодом конвективной шахты котла, расположенным над первой ступенью (по воздуху) воздухоподогревателя.

За счет работы дымососа при отводе воздуха из шлакоприемного устройства в нем создается разрежение (250 - 300 кг/м²), более высокое, чем разрежение газов в нижней части топки (1 кг/м²). За счет высокого разрежения обеспечивается лучший транспорт расплавленного шлака в шлакоприемное устройство по сравнению с известными техническими решениями, что повышает надежность работы котла.

Так как отбираемый из шлакоприемного устройства воздух с t = 350 - 400^оС подается в продукты сгорания перед первой ступенью ВЗП, то при этом улучшается интенсивность теплообмена и в условиях утилизации теплоты расплавленного шлака повышается экономичность котла при снижении расхода сжигаемого топлива.

Предлагаемый способ в сравнении с известными позволяет повысить надежность и экономичность за счет улучшения отвода расплавленного шлака из зоны горения и утилизации его теплоты при сжигании твердого топлива и удалении шлака в жидком виде.

Использование: в паровых котлах, сжигающих твердое топливо при удалении шлака в жидком виде. Сущность изобретения: в зоне приема расплавленного шлака последним нагревают атмосферный воздух, производят его отбор и подачу в поток продуктов сгорания. 1 ил.

СПОСОБ РАБОТЫ КОТЛА В РЕЖИМЕ ЖИДКОГО ШЛАКОУДАЛЕНИЯ путем сжигания твердого топлива, вывода расплавленного шлака из зоны горения в зону приема, удаления продуктов сгорания и нагревания ими воздуха, направляемого в зону горения в качестве окислителя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности путем облегчения вывода расплавленного шлака из зоны горения и утилизации его теплоты, в зоне приема расплавленного шлака последним нагревают атмосферный воздух, производят его отбор и подачу в поток продуктов сгорания.