СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА И ТОПКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F23C11/02 

Изобретение относится к сжиганию твердых топлив в топке c кипящим слоем и может быть использовано в котлостроении.

Известны устройства с кипящим слоем, содержащие сопло для ввода воздуха и топлива в топку, заведенное в нижнюю часть глубокого кипящего слоя, скорость выхлопа воздуха из которого выбирается из условия фонтанирования слоя, с образованием зоны сжигания с конической формой, над которой образуется зона сжигания с кипящим слоем, а вокруг конической зоны образуется зона с застойным слоем [1].

Указанное устройство позволяет сжигать размолотое топливо строго ограниченного по размерам частиц состава, что ведет к увеличению затрат на подготовку топлива.

Кроме того, глубокий кипящий слой требует увеличения затрат на воздушное дутье и не исключает прорывы через него указанного фонтана и увеличения при этом недожога топлива из-за уноса его из слоя последнего.

При сжигании высокосернистых топлив в указанном устройстве требуются увеличенный расход сорбента и увеличенные затраты на его подготовку.

Известен также способ сжигания твердого топлива в топке с кипящим слоем путем подачи последнего и сорбента в кипящий слой, состоящий из сообщенных между собой центральной и периферийной зон, образованных по меньшей мере двумя - центральным и периферийным воздушными потоками, скорость первого из которых выбирают из условий фонтанирования слоя, а скорость второго - из условий псевдоожижения слоя, а также ввода по меньшей мере, двух потоков вторичного воздуха [2].

При указанном способе сжигания твердого топлива имеет место пониженная экономичность, поскольку из слоя могут быть вынесены частицы топлива, которые не успевают сгореть в надслоевой части.

Кроме того, в периферийной зоне возможны выпадения крупных частиц топлива на газораспределительную решетку, что ведет к неравномерному распределению воздуха и образованию очагов шлакования, к снижению надежности топки и ограничению по размерам частиц сжигаемого топлива и увеличению затрат на подготовку последнего, поскольку при верхней загрузке топлива в топку не все крупные частицы его попадают в центральную зону с фонтанирующим слоем.

Цель изобретения - повышение экономичности путем снижения недожога, шлакования, вредных выбросов и затрат на подготовку топлива и сорбента.

Цель достигается тем, что в способе сжигания твердого топлива на границе центральной и периферийной зон слоя организуют теплоотводящую зону, посредством которой указанные зоны сообщены между собой, топливо вводят в центральную зону слоя и сжигают его в режиме газификации, центральный поток первичного воздуха делят на две части и вводят их в соответствующую зону перекрестными струями с образованием закрученного фонтанирующего потока слоя с опускным участком по периферии последнего, при этом дожигание топлива осуществляют в указанных, по меньшей мере двух потоках вторичного воздуха, вводимых над периферийной зоной встречно-смещенными струями, с образованием по меньшей мере одного горизонтального вихря, кроме того, осуществляют регулируемый возврат отсепарированных из последнего частиц топлива в центральную зону слоя с отбором тепла в теплоотводящей зоне путем направленной в сторону последней подачи периферийного воздушного потока.

Отсепарированные из горизонтального вихря частицы топлива вводят в опускной участок слоя центральной зоны.

Топливо вводят в опускной участок слоя центральной зоны, причем спутно центральному воздушному потоку, а также топливо может быть введено в верхнюю часть центральной зоны с возможностью его термообработки при просеивании через фонтан.

Способ сжигания твердого топлива может быть осуществлен в топке, содержащей обрамленный экранами из труб вертикальный призматический корпус с двухскатной воронкой, в устье которой размещены газораспределительные центральное и периферийное устройства, подключенные к автономным трактам подачи первичного воздуха и к камерам соответственно сгорания и дожигания, сообщенным между собой, а также устройства подачи в надслоевую часть топлива, сорбента и вторичного воздуха, снабженной дополнительными экранами из труб, расположенными в корпусе, посредством которых камера сгорания отделена от камеры дожигания, причем средние участки труб указанных экранов размещены вертикально, а нижние и верхние участки труб образуют соответственно двухскатную воронку, погруженную в слой, и козырек с вертикальными краями, расположенными с зазорами относительно средних участков труб с образованием перепускных проемов, сообщающих указанные камеры.

Указанные перепускные проемы образованы отогнутыми из плоскостей средних участков дополнительных экранов трубами и разделены на параллельные окна.

Устройства подачи вторичного воздуха выполнены в виде по меньшей мере одной группы из двух сопл, расположенных над слоем на противоположных стенах камеры дожигания со смещением по высоте и с наклоном в сторону периферийного газораспредительного устройства.

Нижние участки труб дополнительных экранов снабжены каждый парой пластин, скрепленных с трубами по оппозитным образующим и расположенных со смещением по высоте с образованием каналов, верхних и нижних окон возврата уноса в камеру сгорания.

Часть периферийных газораспределительных устройств расположена в зоне нижних окон возврата уноса.

Центральные газораспределительные устройства расположены в два ряда и ориентированы в каждом из последних в одном направлении с наклоном вверх, а в соседних рядах - перекрестно.

На фиг.1 показана топка, в которой осуществляется способ сжигания твердого топлива; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - вариант топки; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг.3; на фиг.5 - узел I на фиг.1; на фиг.6 - разрез В-В на фиг.5; на фиг.7 - разрез Г-Г на фиг.6; на фиг.8 - схема разводки труб топки.

Способ сжигания твердого топлива осуществляется в топке по фиг.1 или фиг. 3, содержащей обрамленный экранами из труб вертикальный призматический корпус 1 с двухскатной воронкой 2, в устье которой размещены центральное 3 и периферийное 4 газораспределительные устройства, подключенные к автономным трактам 5-7 подачи первичного воздуха и к камерам соответственно сгорания 8 и дожигания 9, сообщенным между собой, а также устройства подачи в надслоевую часть топлива, сорбента через устройства 10 или 11 и вторичного воздуха через устройства 12, снабженной дополнительными экранами 13 из труб, расположенными в корпусе 1, посредством которых камера 8 сгорания отделена от камеры 9 дожигания, причем средние участки 14 экранов 13 размещены вертикально или почти вертикально, а нижние и верхние участки труб образуют соответственно двухскатную воронку 15, погруженную в слой, и козырек 16 с вертикальными краями 17, расположенными с зазорами относительно средних участков экранов 13 с образованием перепускных проемов 18, сообщающих указанные камеры 8 и 9.

Перепускные проемы 18 образованы отогнутыми из плоскостей средних участков экранов 13 трубами 19 и разделены на параллельные окна 19 , снабженные износоустойчивым покрытием 19 .

Устройства подачи вторичного воздуха выполнены в виде по меньшей мере одной группы из двух сопл 20 и 21, расположенных над слоем на противоположных стенах камеры 9 дожигания со смещением по высоте и с наклоном в сторону периферийного газораспределительного устройства 4. Нижние участки труб экранов 13 снабжены каждый парой пластин 22, скрепленных с трубами 23 по оппозитным образующим и расположенных со смещением по высоте с образованием каналов 24, нижних 25 и верхних 26 окон возврата уноса в камеру 8 сгорания.

Часть периферийных газораспределительных устройств 4, например воздухоподводящего тракта 6, расположена в зоне нижних окон 25 возврата уноса. Центральные газораспределительные устройства 3 расположены в два ряда сопл 27 и 28 и ориентированы в каждом из последних в одном направлении с наклоном вверх, а в соседних рядах - перекрестно.

Сопла 27 и 28 могут быть выполнены как в виде воздухоподводящих труб, показанных на фиг.1, так и в виде каналов, образованных наклонными к горизонту пластинами 29, расположенными по обе стороны разделительной вертикальной стенки 30 и прикрепленными к последней и к пластинам 22 экранов 13.

Топка снабжена встроенными в ее корпус 1 воздухоподводящими коробами 31 с охлаждающими их рубашками 31 , выполненными в виде коллекторов экранов 13 или в виде разводок 31 труб последних.

Топка снабжена расположенными в ее нижней части бункерами 32 и 33 для сбора и удаления из нее избыточного количества золы.

Способ осуществляют следующим образом.

Топливо в виде дробленки с размерами зерен до 5-10 мм и более подается через устройство 10 или 11 в верхнюю часть фонтанирующего слоя камеры 8 сгорания, образуемого подачей через тракт 5, и ориентированные восходяще-перекрестно выхлопные сопла 27 и 28 устройства 3 центрального потока первичного воздуха, где в среде последнего оно воспламеняется и горит в режиме газификации, самоизмельчения и пневмотранспорта образовавшихся частиц топлива по газоходу, ограниченному средними участками 14 экранов 13, в верхнюю часть камеры сгорания 8.

При взаимодействии с козырьком 16 фонтан разворачивается на два 2 симметричных нисходящих потока, выхлоп которых в надслоевую часть камеры 9 дожигания осуществляется через выхлопные окна 19 проемов 18, с последующим поворотом каждого на угол около 180^о, противоположным упомянутому развороту фонтана, и сепарацией при этом в нижнюю часть камеры 9 дожигания, на ее наклонные скаты воронки 2, газораспределительное устройство 4 и бункер 32.

Регулируемой подачей по тракту 6 периферийного потока первичного воздуха через выхлопные участки труб устройства 4, впускные окна 25, каналы 24 и выхлопные окна 26 осуществляют возврат сепарированных частиц топлива из нижней части камеры 9 дожигания в периферийный опускной участок фонтанирующего слоя камеры 8 сгорания, чем достигают необходимой для условия поддержания температуруы слоя, например, на уровне температур 850-950^оС, кратности циркуляции сепарированных частиц из камеры 9 дожигания в камеру 8 сгорания.

При этом достигают снижения недожога, шлакования и вредных выбросов, например в виде окислов азота, реакцию образования которых подавляют за счет указанной пониженной температуры и режима газификации, а окислы серы избирательно поглощают кальцием, содержащимся в золе топлива или в дополнительно введенном сорбенте (известняке), реакция поглощения которых при указанных температурах идет наиболее интенсивно. Кроме того, последнему способствует то, что в фонтанирующем слое, закрученном вдоль периметра нижней части камеры 8 сгорания, идет интенсивный процесс самоизмельчения топлива и сорбента с образованием на их частицах активных центров, ускоряющих упомянутые реакции, поэтому затраты на подготовку топлива и сорбента снижаются, а также снижается потребность в последнем.

Интенсификации самоизмельчения топлива и сорбента способствуют интенсивная термическая их обработка в фонтанирующем слое и встречно-перекрестный ввод центрального потока первичного воздуха при образовании последнего.

Снижению недожога топлива способствует дожигание продуктов газификации и не подвергшихся упомянутой сепарации частиц топлива в горизонтальных вихрях, образованных встречно-смещенным вводом вторичного воздуха через сопла 20 и 21, расположенные над слоем на противоположных стенах камеры 9 дожигания со смещением по высоте и с наклоном в сторону периферийного газораспределительного устройства 4.

Использование: энергетика. Сущность изобретения: при подаче топлива и сорбента в кипящий слой, состоящий из сообщенных между собой центральной и периферийной зон, образованных по меньшей мере двумя центральным и периферийным воздушными потоками, скорость первого из которых выбирают из условий фонтанирования слоя, а скорость второго - из условий псевдоожижения слоя, а также ввода по меньшей мере двух потоков вторичного воздуха, на границе центральной и периферийной зон слоя организуют теплоотводящую зону, посредством которой указанные зоны сообщены между собой, топливо вводят в центральную зону слоя и сжигают его в режиме газификации, центральный поток первичного воздуха делят на две части и вводят их в соответствующую зону перекрестными струями с образованием закрученного фонтанирующего потока слоя с опускным участком по периферии последнего. Дожигание топлива осуществляют в по меньшей мере двух потоках вторичного воздуха, вводимых над периферийной зоной встречно-смещенными струями, с образованием по меньшей мере одного горизонтального вихря. При этом осуществляют регулируемый возврат отсепарированных из последнего частиц топлива в центральную зону слоя с отбором тепла в теплоотводящей зоне путем направленной в сторону последней подачи периферийного воздушного потока. Топка кипящего слоя снабжена встроенными в ее экранированный трубками корпус дополнительными экранами из труб, посредством которых камера сгорания отделена от камеры дожигания. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА И ТОПКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.