ТОПОЧНОЕ УСТРОЙСТВО С ЦИРКУЛИРУЮЩИМ КИПЯЩИМ СЛОЕМ Российский патент 1995 года по МПК F23C11/02 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при создании котлов, предназначенных главным образом для сжигания низкосортных твердых топлив и удовлетворяющих высоким экономическим требованиям по содержанию вредных выбросов в продуктах сгорания.

Известно топочное устройство с циркулирующим кипящим слоем, содержащее топочную камеру с газораспределительной решеткой, подключенную на выходе к уловителю циркулирующего материала и разделенную рециркуляционной перегородкой на утилизационный отсек и основную зону слоя, первый из которых сообщен с второй проемами над и под перегородкой и снабжен погруженным в слой материала теплообменником. Котел, оснащенный таким топочным устройством, имеет сравнительно простую конструкцию, хорошие экологические показатели и приемлемый расход энергии на собственные нужды.

Его недостатком является то, что погруженный в слой теплообменник характеризуется ограниченными возможностями по регулированию температуры в топочной камере, в результате чего при изменении нагрузки котла не обеспечиваются оптимальные условия горения топлива и подавления вредных для окружающей среды оксидов серы и азота, определяющие общие экономические показатели установки. Невозможность оперативного удаления горячего материала из теплообменника при авариях может приводить к повреждению его поверхностей нагрева, например, в режимах с прекращением подачи питательной воды.

Целью изобретения является повышение экономичности и надежности топочного устройства с циркулирующим кипящим слоем.

Для достижения указанной цели топочное устройство с циркулирующим кипящим слоем, содержащее топочную камеру с газораспределительной решеткой, подключенную на выходе к уловителю циркулирующего материала и разделенную рециркуляционной перегородкой на утилизационный отсек и основную зону слоя, первый из которых сообщен с второй проемами над и под перегородкой и снабжен погруженным в слой материала теплообменником, дополнительно содержит запорно-регулирующий узел, размещенный в утилизационном отсеке под теплообменником выше проема под перегородкой для образования над затвором плотного слоя материала.

На чертеже представлена фронтальная проекция одного из вариантов топочного устройства. Топочное устройство содержит топочную камеру 1, газораспределительную решетку 2, элементы наружного контура циркулирующего материала, установленные за топочной камерой, например уловитель 3, выполненный в виде центробежного циклона, затвор 4, например пневмозатвор, и течка 5, соединяющая затвор 4 и нижнюю часть топочной камеры 1, в объеме которой посредством перегородки 6 выделен утилизационный отсек 7, в верхней части которого размещен теплообменник плотного слоя 8 с запорно-регулирующим устройством 9.

Топочное устройство работает следующим образом.

Топливо и известняк, необходимый для связывания серы, вводятся в топочную камеру 1 через течку 5. Первичный воздух, обеспечивающий псевдоожижение материала кипящего слоя, подается через газораспределительную решетку 2, а вторичный воздух для дожигания топлива - через сопла 10. Продукты сгорания топлива обеспечивают вынос части содержащегося в топочной камере 1 циркулирующего материала в уловитель 3, где он отделяется от продуктов сгорания и направляется в затвор 4, который выполняет две основные функции - предотвращение непосредственного проникновения дымовых газов из топочной камеры 1 в уловитель 3 через течку 5 и обеспечение надежного, устойчивого движения материала по внешнему контуру циркуляции (топочная камера 1 - уловитель 3 - затвор 4 - течка 5 - топочная камера 1), определяющего необходимый уровень запыленности топочного пространства.

При работе топочного устройства устанавливается внутритопочная циркуляция материала с подъемным движением в средней части топочного пространства и опускным вдоль ограждающих стен, благодаря чему обеспечивается непрерывное поступление горячего циркулирующего материала в теплообменник плотного слоя 8 со стороны его верхней части. Над теплообменником 8 при этом образуется естественный откос, определяющий самопроизвольный сброс избыточного материала в основную зону слоя. Количество материала, проходящего через теплообменник 8, регулируется посредством запорно-регулирующего устройства 9. Охлажденный материал сначала попадает в нижнюю часть утилизационного отсека 7, а затем через нижние отверстия в перегородке 6 поступает в основную зону слоя, обеспечивая его необходимое захолаживание. Перемещение материала из отсека 7 к решетке 2 может быть осуществлено, например, посредством аэрожелобов с подачей в них части первичного воздуха.

В случае аварии, например, с прекращением поступления питательной воды подача первичного воздуха в топочное устройство также прекращается, при этом материал кипящего слоя "садится" на газораспределительную решетку 2. Запорно-регулирующее устройство 9 устанавливается в открытое положение и весь содержащийся в теплообменнике 8 материал сбрасывается в рассчитанную на его прием нижнюю часть отсека 7, благодаря чему обеспечивается надежное функционирование теплообменных труб (трубчатки теплообменника) в этом режиме.

После восстановления расхода питательной воды запорно-регулирующее устройство 9 теплообменника 8 устанавливается в закрытое положение и включается первичный воздух, обеспечивающий псевдоожижение слоя и заполнение рабочего пространства теплообменника 8 циркулирующим материалом, после чего запорно-регулирующее устройство 9 переключается на режим регулирования его расхода.

Таким образом, с помощью запорно-регулирующего устройства 9 обеспечивается поддержание оптимальной температуры в топочной камере, соответствующей максимальной экономичности топочного процесса, при регулировании нагрузки котла. Одновременно достигается повышение эксплуатационной надежности установки в связи с возможностью быстрого сброса горячего материала из теплообменника 8 в топочную камеру в аварийных режимах, связанных с потерей питательной воды, в том числе при обесточивании собственных нужд электростанции.

Использование: котельная техника. Сущность изобретения: топливо и известняк, необходимый для связывания серы, вводят в топочную камеру через течку 5. Первичный и вторичный воздух подают соответственно через газораспределительную решетку 2 и сопла 10. В уловителе 3 материал отделяется от продуктов сгорания и направляется в затвор 4, выполняющий две функции - предотвращение непосредственного проникновения дымовых газов из камеры 1 в уловитель 3 через течку 5 и обеспечение надежного устойчивого движения материала по внешнему контуру циркуляции. Количество материала, проходящего через теплообменник 8 плотного слоя по внутреннему контуру циркуляции, регулируется посредством запорно-регулирующего устройства 9, чем обеспечивается поддержание оптимальной температуры в камере 1. 1 ил.

ТОПОЧНОЕ УСТРОЙСТВО С ЦИРКУЛИРУЮЩИМ КИПЯЩИМ СЛОЕМ, содержащее топочную камеру с газораспределительной решеткой, подключенную на выходе к уловителю циркулирующего материала и разделенную рециркуляционной перегородкой на утилизационный отсек и основную зону слоя, первый из которых сообщен с второй проемами над и под перегородкой и снабжен погруженным в слой материала теплообменником, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности и надежности, оно дополнительно содержит запорно-регулирующий узел, размещенный в утилизационном отсеке под теплообменником выше проема под перегородкой для образования над затвором плотного слоя материала.