ТОПКА КОТЛА С ЦИРКУЛИРУЮЩИМ СЛОЕМ Российский патент 1995 года по МПК F23C11/02 

Изобретение относится к теплоэнергетике.

Известна топка котла с циркулирующим слоем [1, рис. 4, 26] содержащая камеру сгорания, ограниченную экранами и воздухораспределительной решеткой, и уловители циркулирующих частиц, подключенные к камере сгорания каналами возврата частиц.

Недостатком этой топки являются большие габариты, так как для съема избыточного тепла, обеспечивающего низкотемпературное (800 900^оС) сжигание топлива, требуется большая высота топочных экранов.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является топка котла с циркулирующим слоем [2] содержащая камеру сгорания, ограниченную экранами и воздухораспределительной решеткой, и уловители циркулирующих частиц, подключенные к камере сгорания каналами возврата частиц. Для повышения теплосъема и соответственно снижения габаритов топки каналы возврата частиц примыкают к заднему экрану топки и с другой стороны ограничены специальным экраном. При этом теплосъем из топки увеличивается, а ее габариты, определяемые площадью экранов и теплоотдачей к ним, снижаются, но не только из-за простого увеличения площади экранов, но главным образом из-за роста теплоотдачи благодаря повышенной концентрации частиц [1, рис. 2.14] в каналах возврата частиц.

Недостатком этой топки являются большие габариты, так как повышенный теплосъем организуется только на одном из четырех экранов. К тому же эта конструкция имеет высокую металлоемкость.

Целью изобретения является снижение габаритов топки путем организации концентрированного потока ссыпающихся по экранам циркулирующих частиц.

Цель достигается тем, что в топке котла с циркулирующим слоем, содержащей камеру сгорания, ограниченную экранами и воздухораспределительной решеткой, и уловители циркулирующих частиц, подключенные к камере сгорания каналами возврата частиц, экраны секционированы по высоте ловушками ссыпающихся частиц, выполненными в виде наклоненных к экранам отбойных перегородок, закрепленных на последних с образованием пропускных каналов, причем каналы возврата частиц могут быть сообщены с камерой сгорания посредством пропускных каналов.

Габариты топки с циркулирующим слоем определяются теплосъемом в ней избыточного тепла (около 50 60% для сухих и 20 40% для высоковлажных углей от теплоты сгорания), обеспечивающим низкотемпературное (800 900^оС) сжигание топлива с пониженными выбросами оксидов серы и азота в дымовых газах [1] Собственно выгорание при многократной рециркуляции топлива и кокса в потоке золы через уловители циркулирующих частиц, каналы возврата частиц и топку определяется в большей степени размером улавливаемых частиц, а не высотой топки и ее габаритами. Таким образом, интенсифицируя теплоотдачу от циркулирующих частиц к экранам, а она существенно зависит от концентрации частиц вблизи поверхности экранов [1, рис. 2.14] можно без ухудшения выгорания снизить их площадь и уменьшить габариты топки. Концентрация частиц вблизи экранов и соответственно повышение их теплосъема достигаются установкой ловушек ссыпающихся частиц, которые в совокупности с пропускными каналами обеспечивают падение частиц непосредственно по экранам. Особенностью работы топок с циркулирующим слоем [3, п. 1.8] является из заполнение частицами размером меньше уносимого. При этом 70 90% частиц, поступивших в камеру сгорания по каналам возврата частиц, не вылетают сразу из нее, а ссыпаются в виде опускающегося запыленного газового потока около экранов вниз и вовлекаются в многократную внутритопочную рециркуляцию. Установка на экранах ловушек с пропускными каналами направляет и концентрирует этот поток частиц по поверхности экранов и увеличивает их теплосъем. Дополнительное сообщение каналов возврата частиц с камерой сгорания через пропускные каналы также организует концентрированный поток уже уловленных частиц вдоль экранов, что тоже позволяет уменьшить их площадь и габариты топки, хотя и не так заметно.

На фиг. 1 приведена предлагаемая топка котла с циркулирующим слоем; на фиг. 2 и 3 конструкция экранов, секционированных по высоте ловушками ссыпающихся частиц; на фиг. 4 показан экран в варианте газоплотного исполнения, вертикальный разрез.

Предлагаемая топка содержит камеру 1 сгорания, ограниченную экранами 2 с ловушками 3 частиц и воздухораспределительной решеткой 4, и уловители циркулирующих частиц, выполненные в виде циклонов 5. Циклоны 5 подключены к камере 1 сгорания каналами 6 возврата частиц с регулятором 7 расхода. Собственно котел имеет систему 8 топливоподачи с бункером 9 угля, воздушный короб 10, конвективный газоход 11 и другие элементы. На воздухораспределительной решетке 4 размещается кипящий слой 12 частиц. Экраны 2 составлены из труб 13, закрыты снаружи теплоизоляцией 14 и секционированы по высоте ловушками 3 частиц, выполненными из отбойных перегородок 15 и пропускных каналов 16. Пропускные каналы 16 выделены между трубами 13 и теплоизоляцией 14 или проставкой 17 экранов 2 и перемычками 18.

Предлагаемая топка работает следующим образом.

В камере 1 сгорания (в кипящем слое 12 и ее надслоевом объеме) и частично в циклонах 5 происходит выгорание топлива, подаваемого системой 8 топливоподачи из бункера 9 угля. Выгорание осуществляется в потоке воздуха, который вводится через воздушный короб 10 и воздухораспределительную решетку 4. Для обеспечения низкотемпературного изотермического режима (800 900^оС) горения и соответственно снижения выбросов оксидов серы и азота с помощью циклонов 5 улавливаются циркулирующие частицы и возвращаются через регулятор 7 расхода по каналам 6 возврата частиц в камеру 1 сгорания. Топка заполняется частицами, а стенки камеры сгорания охлаждаются экранами 2. Очищенные дымовые газы охлаждаются в конвективном газоходе 11. Теплоотдача к экранам 2 осуществляется преимущественно за счет контакта с частицами и тепловым излучением. Она существенно возрастает при организации с помощью ловушек 3 концентрированного потока ссыпающихся частиц на поверхности экранов 2. При работе топки большая часть частиц, вылетающих с дымовыми газами и непрореагировавшим воздухом из кипящего слоя 12 (70 90%), выпадающая по стенкам камеры 1 сгорания, захватывается отбойными перегородками 15. Так как отбойные перегородки предлагается закрепить на экранах 2 наклонно к ним, то они направляют потоки частиц на трубы 13 экранов 2. Пропускные каналы 16, которые формируются перемычками 18 между трубами 13 и теплоизоляцией 14 или проставками 17, создающими газоплотность экранов 2, направляют поток частиц вниз вдоль экранов 2 компактными струями, т.е. концентрируют частицы на отрезке экранов 2 между ловушками 3 частиц. Вылетающие из камеры 1 сгорания и улавливаемые циклонами 5 циркулирующие частицы, поступающие на экраны 2 через каналы 6 возврата частиц, дополнительно повышают теплоотдачу к экранам 2.

Использование изобретения позволяет снизить габариты топки. Согласно [1, рис. 2.14] при повышении концентрации частиц вблизи экранов от 50 100 до 300 700 кг/м³ при их среднем диаметре 0,3 0,1 мм можно ожидать увеличение теплоотдачи от частиц к экранам в 1,5 2 раза. Кроме того, тепловоспринимающая поверхность труб 13 увеличивается за счет съема тепла отбойными перегородками 15 и перемычками 18. Таким образом, изобретение позволит в 1,5 2 раза снизить площадь экранов 2, требуемую для создания низкотемпературного топочного процесса, и соответственно уменьшить габариты топки котла с циркулирующим слоем.

Использование: в котлах с циркулирующим слоем. Сущность изобретения: топка котла с циркулирующим слоем содержит камеру 1 сгорания, ограниченную экранами 2 и воздухораспределительной решеткой 4, и уловители циркулирующих частиц, подключенные каналами 6 возврата частиц к камере 1 сгорания. Экраны 2 секционированы по высоте ловушками 3 ссыпающихся частиц, выполненными в виде закрепленных на экранах 2 и наклоненных к ним отбойных перегородок 15 с пропускными каналами 16. Каналы 6 возврата частиц могут быть подключены к камере 1 сгорания через экраны 2, секционированные по высоте ловушками 3 частиц. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. ТОПКА КОТЛА С ЦИРКУЛИРУЮЩИМ СЛОЕМ, содержащая камеру сгорания, ограниченную экранами и воздухораспределительной решеткой, и уловители циркулирующих частиц, подключенные каналами возврата частиц к камере сгорания, отличающаяся тем, что экраны секционированы по высоте ловушками ссыпающихся частиц, выполненными в виде наклоненных к экранам отбойных перегородок, закрепленных на последних с образованием пропускных каналов. 2. Топка по п.1, отличающаяся тем, что каналы возврата частиц сообщены с камерой сгорания посредством пропускных каналов.