ТОПКА КОТЛА Российский патент 1997 года по МПК F23C5/08 

Изобретение касается сжигания топлива и может быть применено на электрических станциях для сжигания забалластированных углей.

Известно топочное устройство [1] содержащее камеру сгорания, разделенную внутренним экраном на центральную и периферийные камеры, расположенные в углах четырехгранной призматической топки, при этом на внутреннем экране выполнены верхние и нижние перепускные окна, на уровне которых установлены сопла подачи аэросмеси и ввода дополнительной газовой среды, размещенные на внешнем трубном газоплотном экране.

Недостатком известного устройства является отсутствие термоподготовки концентрированной смеси, что затягивает ее воспламенение и горение.

Известна топка котла [2]содержащая призматическую четырехгранную камеру сгорания, разделенную внутренним газоплотным трубным экраном на центральную и периферийные камеры сгорания, при этом на внутреннем экране выполнены верхние и нижние перепускные окна, а сопла подачи аэросмеси и воздуха направлены соответственно внутрь периферийных и центральной камеры сгорания. Периферийные камеры сгорания расположены в углах призматической топки и выполняют функцию предварительной термоподготовки топлива.

Недостатком известной топки котла является сложность устройства.

Известна топка котла [3] содержащая призматическую четырехгранную камеру сгорания, разделенную внутренним газоплотным экраном на периферийные, расположенные в углах, и центральную камеры сгорания с установленными на внешнем экране соплами подачи концентрированней смеси и воздуха, направленными соответственно внутрь периферийных и центральной камер сгорания, при этом сопла подачи аэросмеси и воздуха выполнены щелевыми и направлены вдоль внутренних экранов с внутренней и наружной стороны их по отношению к периферийным камерам сгорания.

Задачей изобретения является упрощение конструкции топки и улучшение эффективности термоподготовки топлива пред сжиганием.

Задача решается тем, что в топке котла, содержащей четырехгранную экранированную призматическую камеру сгорания, разделенную внутренним газоплотным трубным экраном на центральную и периферийные камеры сгорания, расположенные в углах топки, при этом на внутреннем экране выполнены верхние и нижние перепускные окна, на уровне которых установлены сопла подачи концентрированной смеси и воздуха, направленные соответственно внутрь периферийных и центральной камеры сгорания, сопла выполнены щелевыми и воздушное сопло размещено под нижним перепускным окном и перекрывает его живое сечение и направлено вдоль внутреннего экрана со стороны центральной камеры сгорания, и отбойные плиты, согласно изобретению, внутренний экран на уровне нижнего перепускного окна выполнен в виде козырька, направленного внутрь периферийных камер сгорания, ось сопла подачи концентрированной смеси направлена под козырек, сопло выполнено в виде раструба с углом раскрытия факела, равным ширине внутренних экранов, на нижних торцах которых внутри периферийных камер сгорания установлены бронеплиты, при этом участки наружного экрана, расположенного над воздушными соплами, также выполнены бронированными со стороны периферийных камер сгорания.

Упрощение конструкции топки котла достигается за счет того, что внутренний экран может быть выполнен из двух C-образных экранов и заведен внутрь топки через наружные экраны путем вырезки двух труб, а улучшение эффективности термоподготовки достигается за счет термоизмельчения топлива при ударе его о бронеплиты, расположенные на козырьке, на нижнем торце внутренних экранов, куда направлены сопла подачи концентрированной смеси. При ударе о бронеплиты в условиях высоких температур (800^oC) крупные частицы дробятся и превращаются в пыль, которая подхватывается соплами вторичного дутья, установленными под нижними перепускными окнами. При этом наблюдается двойной удар: отразившись от бронеплит, установленных на козырьке, частицы пыли ударяются о бронеплиты, установленные над воздушными соплами. Одновременно происходит сжатие потока пыли стенками углов периферийной камеры сгорания и подача пыли в корень факела воздушных cопел. Это исключает установку воздушных сопел по всей ширине смежных стенок угловых периферийных камер в случае, если бы отсутствовали козырьки.

Таким образом, выполнение внутреннего экрана на уровне нижнего перепускного окна в виде козырька, направленного внутрь периферийной камеры с установленной на нем бронеплитой, при этом ось подачи крупнодисперсной пыли направлена на бронеплиту над козырьком, сопло выполнено в виде раструба с углом раскрытия факела, равным ширине внутренних экранов, а участки над воздушными соплами на внешнем экране со стороны периферийных камер сгорания выполнены также бронированными, позволяет произвести термоподготовку топлива перед основным сжиганием с одновременным его термодомолом на бронеплитах с переходящим ударом от одной плиты к другой /двойной удар/, при этом раскрытие факела до ширины внутренних экранов позволяет увеличить поверхность факела и доступность частиц пыли к действию топочных газов, засасываемых в верхнее перепускное окно и образующихся также от горения в камерах термоподготовки мелкой пыли.

Предлагаемое устройство исключает применение сепараторов после мельниц, а также выравнивает гранулометрический состав пыли и увеличивает ее тонину, что ускоряет ее выгорание в центральной камере сгорания.

На фиг. 1 изображена топка котла, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1.

Топка котла содержит четырехгранную призматическую экранированную камеру 1 сгорания, разделенную внутренним газоплотным трубным экраном 2 на центральную и периферийные камеры 3 и 4 сгорания, расположенные в углах камеры 1 сгорания, при этом на внутреннем экране 3 выполнены верхние и нижние перепускные окна 5 и 6, на уровне которых установлены сопла 7 и 8 подачи концентрированной смеси и воздуха, направленные соответственно внутрь периферийных и центральной камер 4 и 3 сгорания. Сопла 7 и 8 выполнены щелевыми с выходными раструбами 9 и 10, при этом воздушное сопло 8 вторичного дутья размещено под нижним перепускным окном 6 и перекрывает его живое сечение и направлено вдоль внутреннего экрана 2 со стороны центральной камеры 3 сгорания под козырек 11, в виде которого выполнен внутренний экран 2 на уровне нижнего перепускного окна 6. Козырек 11 направлен внутрь периферийных камер 4 сгорания и на нем установлена на всю ширину экрана 2 бронеплита 12. Ось сопла 7 подачи концентрированной смеси направлена на бронеплиту 12, на стенку внутреннего экрана 2 над козырьком 11. Угол раскрытия факела сопла 7, снабженного раструбом 9, равен ширине внутренних экранов 2 на уровне козырька 11. Участки наружного экрана 13, расположенного над воздушными соплами 8, также выполнены бронированными плитами 14 со стороны периферийных камер 4 сгорания, при этом бронеплиты 14 установлены над воздушными соплами 8 выше козырька 11 Сопла 8 разделены поперечными перегородками 15 на несколько отдельных сопел. На наружных экранах 13, расположенных между периферийными камерами 4 сгорания, установлены тангенциальные сопла 16 и 17 подачи мелкодисперсной пыли и третичного дутья, размещенные над козырьком 11 и на уровне верхнего перепускного окна 5. Сопла 8 могут быть также направлены тангенциально. Внутренние экраны 2 имеют коллекторы 18, подсоединенные в общую систему циркуляции котла. Внутренние экраны 2 могут быть выполнены из двух C-образных экранов, заведенных внутрь топки через наружные экраны 13 путем вырезки двух труб. Экраны соединены мембраной 19.

Топка котла работает следующим образом.

Концентрированная смесь по бессепарационной схеме подается в сопла 7 подачи аэросмеси вместе с первичным воздухом. За счет топочных газов, засасываемых в верхнее перепускное окно 5 из центральной камеры 3 сгорания, аэросмесь воспламеняется и под напором ударяется о бронеплиту 12, рикошетируя от которой, снова ударяется о бронеплиту 14 и подхватывается вторичным дутьем, подаваемым из сопел 8. Благодаря высокой температуре /800^oC/ и двойному удару о бронеплиты частицы пыли за счет остаточной влажности и термоудара взрываются и превращаются в тонкую пыль, которая быстро выгорает в струях вторичного воздуха из сопел 8.

Раскрытие факела, выходящего из сопел 7, за счет раструба 9 на всю ширину внутренних экранов 2 на уровне козырька 11 позволяет увеличить поверхность пыли, соприкасающуюся с горячими топочными газами, в результате чего пыль растекается по всей стенке 2, высушивается, дробится на плитах 12 и 14, а затем сжимается углами периферийных камер 4 в узкий поток готовой к горению аэросмеси, который подается прямо в корень воздушных сопел 8, где вторично воспламеняется и выносится в центральную камеру 3 сгорания, где догорает в пламени горения мелкодисперсной пыли, подаваемой в сопла 16, и в струях третичного воздуха, подаваемого из сопел 17.

Экраны 2 могут быть выполнены в виде холодного пучка, что исключает их шлакование, ввиду отсутствия прилипания пыли к холодной поверхности.

Благодаря циркуляции топочных газов из центральной камеры сгорания в периферийные усредняются температуры по сечению и высоте топочной камеры. Азот топлива выделяется из топлива и в низкотемпературных периферийных камерах 4 сгорания в виде молекулярного азота, что снижает образование окислов азота.

Газификация топлива в периферийных камерах сгорания 4 обнажает коксовую основу частицы угля от окисленных групп, что увеличивает температуру факела и способствует быстрому выгоранию пыли. Частицы негорючей породы, превосходящей по твердости уголь, могут сепарироваться в нижнюю часть холодной воронки из воздушных сопел 8, так как они не домалываются на бронеплитах 12 и 14, а парусные частицы мелкой пыли подхватываются соплами 8 и выносятся в камеру 3 сгорания. Сепарация минеральной части топлива, представленной негорючими частицами, в нижнюю часть холодной воронки уменьшает шлакование конвективных поверхностей.

Использование: на тепловых электрических станциях для сжигания забалластированных углей. Сущность изобретения: четырехгранная экранированная призматическая топка разделена плоскими двухсветными внутренними экранами 2 на центральную и периферийные камеры 3 и 4 сгорания, расположенные в углах топки. Внутренний экран 2 содержит верхние и нижние перепускные окна 5 и 6, на уровне которых размещены сопла 7 и8 подачи концентрированной смеси и вторичного дутья. Внутренний экран 2 на уровне нижнего перепускного окна 6 выполнен в виде козырька, загнутого внутрь периферийной камеры 4 сгорания и покрытого бронеплитой 12. Ось сопла 7, выполненного в виде горизонтальной щели с раструбом 9, направлена на бронеплиту 12. Угол раскрытия факела сопла 7 равен ширине внутреннего экрана 2 на уровне козырька 11. Над соплами 8 вторичного дутья на внешнем экране 13 установлены бронеплиты 14, установленные выше козырька 11. 3 ил.

Топка котла, содержащая четырехгранную экранированную призматическую камеру сгорания, разделенную внутренними газоплотными трубными экранами на центральную и периферийные камеры сгорания, расположенные в углах топки, при этом на внутреннем экране выполнены верхние и нижние перепускные окна, на уровне которых установлены сопла подачи концентрированной смеси воздуха, направленные соответственно внутрь периферийных камер сгорания и центральной камеры, сопла выполнены щелевыми, а воздушное сопло размещено под нижним перепускным окном и перекрывает его живое сечение, направлено вдоль окна со стороны центральной камеры сгорания, и отбойные плиты, отличающаяся тем, что внутренний экран на уровне нижнего перепускного окна выполнен в виде плоского козырька, направленного внутрь периферийной камеры сгорания, ось сопла подачи концентрированной смеси направлена на указанный козырек, сопло выполнено в виде раструба с углом раскрытия факела, равным ширине внутренних экранов на уровне козырька, над которым установлены бронеплиты, при этом участки настенных смежных наружных экранов, расположенных над воздушными соплами, также выполнены бронированными со стороны периферийных камер сгорания.