ТОПКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В РАСПЛАВЕ Российский патент 1995 года по МПК F23C11/00 F23J1/08 

Изобретение относится к энергетике, в частности к устройствам для сжигания твердого топлива с жидким шлакоудалением.

Известна топка с жидким шлакоудалением, содержащая призматическую камеру сгорания с надподовыми пылеугольными и мазутными горелками для повышения надежности выхода жидкого шлака при сжигании углей ухудшенного качества, мазутные горелки установлены в углах камеры [1].

Недостатком данной топки является необходимость использования мазута, значительно повышающая расход дефицитного топлива.

Известна циклонная топочная камера с жидким шлакоудалением, содержащая вертикальный цилиндрический корпус с леткой для выпуска расплава, центральной газовыпускной вставкой для верхнего вывода газов и осевой крестообразной формы газораспределяющей вставкой для снижения уноса с газами и повышения температуры газов на выходе из камеры [2].

Недостатком этой камеры является высокий пылевынос, низкая удельная тепловая производительность, а также высокая температура процесса сжигания приводит к повышенному против санитарных норм образованию оксидов азота.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой конструкции топки является устройство для сжигания кускового топлива с жидким шлакоудалением, содержащее корпус, пояс фурм с соплами, шлакоприемник с леткой, свод, подину, отверстие для отвода газообразного теплоносителя и загрузки топлива [3].

Недостатком данного устройства является низкая удельная производительность, которая недостаточна для тепловоспринимающих установок (котлов), расположенных за топкой. Поэтому вынуждены устанавливать на одну установку несколько топок данной конструкции.

Целью изобретения является повышение удельной производительности за счет повышения газонасыщенности барботируемого слоя расплава.

Это достигается тем, что в топке для сжигания твердого топлива в расплаве, содержащей корпус, пояс фурм с соплами, свод, подину, загрузочное устройство и приспособления для выпуска жидких и газообразных продуктов сжигания, корпус кессонирован и выше пояса фурм с соплами имеет переменное поперечное сечение, причем продольные кессонированные стены выполнены под углом γ =5-40^о в наружную сторону от плоскости стен пояса фурм с соплами. За счет этого удельная производительность топки увеличивается от 100 до 174% по сравнению с прототипом.

На фиг.1 показан продольный разрез топки для сжигания твердого топлива в расплаве.

Топка состоит из свода 1, загрузочных устройств 2, подины 3, кессонированного корпуса 4 топки с боковыми фурмами 5 для подачи газообразного окислителя в расплав, верхней части 6 топки для непрерывного отвода дымовых газов в котел, шлакового сифона 7 и окна 8 для непрерывного вывода из сифона 7 силикатного шлакового расплава, устройства 9 для непрерывного или периодического выпуска из шлакового сифона 7 металлического расплава, переточного окна 10 для непрерывного входа силикатного и металлического расплава из топки 11 в шлаковый сифон 7, перегородки 12, разделяющей топку на две зоны: предтопочную камеру 13 с торцевыми фурмами 14 - зону загрузки и подготовки твердого топлива к интенсивному сжиганию, и зону полного сжигания твердого топлива с выходом газов из топки 11 через верхнюю часть топки 6 в котел для утилизации тепла и пояса фурм с соплами 15.

На фиг. 2 показан поперечный разрез топки, где видно, что кессонированный корпус 4 топки имеет переменное поперечное сечение за счет расположения продольных кессонированных стенок топки 4 под углом γ =5-40^о в наружную сторону от вертикальной плоскости стен пояса фурм с соплами 15.

Устройство работает следующим образом.

Твердое топливо через загрузочные устройства 2, установленные на своде 1, попадает на интенсивно барботируемый кислородсодержащим газом силикатный расплав, мгновенно им ассимилируется, нагревается и за счет взрывного испарения влаги и выделения летучих газов декрептирует на мелкие частицы и сгорает в расплаве. Воздух, кислород или смесь воздуха с кислородом для горения твердого топлива вдуваются как в боковые 5, так и торцевые фурмы 14 под уровень расплава, создавая барботируемый слой, представляющий высокотемпературную газожидкостную эмульсию.

Расположение продольных кессонированных стенок (см. фиг.2) под углом γ = 5-40^о в наружную сторону от вертикальной плоскости стен пояса фурм 15 позволяет иметь в зоне интенсивного барботажа переменное поперечное сечение топки, увеличивающееся по мере подъема вдуваемого газа.

Предлагаемая конструкция топки по сравнению с прототипом позволяет увеличить газонасыщенность расплава (а, м³/м³), т.е. удельную производительность топки при равенстве пода топки; при этом сохраняется равенство приведенных скоростей газового потока (V, м/с), а следовательно, и брызгоунос. Это обеспечивает увеличение удельной производительности предлагаемой топки по сравнению с прототипом со 100 до 174%.

Работа топки для сжигания твердого топлива в расплаве была исследована на модели. Результаты исследований приведены в таблице.

Из таблицы видно, что с увеличением угла наклона боковых стен топки, начиная от вертикали, газонасыщенность барботируемого слоя расплава возрастает, при этом удельная производительность топки возрастает от 100 до 174% , причем приведенная к верхнему сечению топки скорость газов остается постоянной, обеспечивая неизменным брызгоунос.

Нижний предел наклона боковых стенок топки γ = 0^о (начало отсчета) соответствует прототипу. Верхний предел наклона боковых стен топки ограничивается γ =40^о, так как дальнейшее увеличение угла наклона стен (опыты с γ = 45^о) вызывает "раскачку" барботируемого слоя расплава, которая может вызвать разрушение топки.

Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет повысить интенсивность тепло- и массообмена за счет повышения газонасыщенности барботируемого слоя расплава путем расположения кессонированных стенок топки под углом к вертикали от 5 до 40^о во внешнюю сторону топки. По сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет повысить удельную производительность со 100 до 174% при том же брызгоуносе.

Использование: в устройствах для сжигания твердого топлива с жидким шлакоудалением. Сущность изобретения: корпус топки выше пояса фурм с соплами имеет переменное поперечное сечение, а продольные стены выполнены под углом γ = 5 ... 40° в наружную сторону от плоскости стен пояса фурм с соплами. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. ТОПКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В РАСПЛАВЕ, содержащая корпус, пояс фурм с соплами, свод, подину, загрузочные устройства и приспособления для выпуска жидких и газообразных продуктов сжигания, отличающаяся тем, что, с целью повышения удельной производительности путем повышения газонасыщенности барботируемого слоя расплава, корпус топки выше пояса фурм с соплами имеет переменное поперечное сечение. 2. Топка по п.1, отличающаяся тем, что продольные стены выполнены под углом 5 - 40^o в наружную сторону от плоскости стен пояса фурм с соплами.