ТОПКА КОТЛА Российский патент 1998 года по МПК F23C5/08 

Изобретение относится к сжиганию топлива и может быть использовано на тепловых электрических станциях.

Известна вертикальная топка [1], содержащая настенные экраны, образующие многогранный газоход, разделенный двухсветными экранами на центральную и периферийные камеры сгорания, сообщающиеся верхними и нижними перепускными окнами, при этом двухсветные экраны установлены с примыканием к смежным настенным экранам.

Недостатком известной топки является отсутствие термоподготовки топлива перед сжиганием, что затягивает процесс горения.

Известна топка котла [2], содержащая настенные экраны, образующие многогранный газоход, разделенный двухсветными экранами на центральную и периферийные камеры сгорания, сообщающиеся верхними и нижними перепускными окнами, при этом двухсветные экраны установлены с примыканием к смежным настенным экранам, образующим углы газохода, на которых установлены горелки и воздушные сопла, направленные соответственно внутрь периферийных и центральной камер сгорания.

Недостатком известной топки является сложность ее изготовления.

Известно топочное устройство [3], содержащее настенные экраны, образующие многогранный газоход, разделенный двухсветными экранами на центральную и периферийные камеры сгорания, сообщающиеся верхними и нижними перепускными окнами, при этом двухсветные экраны установлены с примыканием к смежным настенным экранам, образующим углы газохода, на которых установлены горелки, направленные внутрь периферийных камер.

Недостатком известного топочного устройства является отсутствие термоподготовки крупнодисперсной пыли, что затягивает процесс горения.

Известна топка котла [4], содержащая настенные экраны, образующие многогранный газоход, разделенный двухсветными экранами на центральную и периферийные камеры сгорания, сообщающиеся верхними и нижними перепускными окнами, на уровне которых установлены горелки и воздушные сопла, направленные соответственно внутрь периферийных и центральной камер сгорания, при этом двухсветные экраны в верхней и нижней частях примыкают к настенным экранам, образующим углы газохода, на которых установлены горелки и воздушные сопла.

Недостатком известной топки котла является сложность ее изготовления из-за многочисленных гибов труб экранов.

Задачей изобретения - повышение эффективности термоподготовки топлива перед сжиганием и упрощение конструкции топки.

Задача решается тем, что в топке котла, содержащей настенные экраны, образующие многогранный газоход, разделенный двухсветными экранами на центральную и периферийные камеры сгорания, сообщающиеся верхними и нижними перепускными окнами, на уровне которых установлены горелки и воздушные сопла, направленные соответственно внутрь периферийных и центральной камер сгорания, при этом двухсветные экраны примыкают к настенным экранам, образующим углы газохода, на которых установлены горелки и воздушные сопла, согласно изобретению середины верхних и нижних торцов двухсветных экранов установлены тангенциально к условным окружностям разного диаметра, а оси горелок направлены на середины граней двухсветных экранов под тупым углом по ходу потока, при этом диаметр верхней условной окружности меньше нижней.

Установка середин верхних и нижних торцов двухсветных экранов к окружностям разного диаметра, при этом верхняя условная окружность по диаметру меньше нижней, а оси горелок направлены на середины граней двухсветных экранов под тупым углом по ходу потока, позволяет уменьшить живое сечение нижнего перепускного окна по сравнению с живым сечением верхнего, что обеспечивает надежный подхват готовой пыли одним воздушным соплом, при этом подача пыли на середины граней под тупым углом к ним по ходу потока позволяет увеличить поверхность пыли, соприкасающейся с горячими дымовыми газами, так как факел становится плоским с поверхностью, равной поверхности двухсветного экрана, а удар частиц пыли под углом к экрану обеспечивает их терморазмол, тупой угол при этом дает рикошетирование пыли к корню воздушного сопла.

На фиг. 1 изображена топка котла, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - топка котла, поперечный разрез (уменьшена).

Топка котла содержит настенные экраны 1, образующие многогранный газоход, разделенный двухсветными экранами 2 на центральную и периферийные камеры 3 и 4 сгорания, сообщающиеся верхними и нижними перепускными окнами 5 и 6, на уровне которых установлены горелки 7 и воздушные сопла 8, направленные соответственно внутрь периферийных и центральной камер 4 и 3 сгорания, при этом двухсветные экраны 2 примыкают к смежным настенным экранам 1, образующим углы газохода, на которых установлены горелки 7 и воздушные сопла 8. Середины верхних и нижних торцов 9 и 10 двухсветных экранов 2 установлены тангенциально к условным окружностям 11 и 12, с осью в центре топки, разного диаметра, при этом диаметр верхней окружности 11 меньше диаметра нижней окружности 12, а оси горелок 7 направлены на середины граней двухсветных экранов 2 под тупым углом по ходу потока. Топка котла содержит также горелки 13 и воздушные сопла 14, установленные на уровне нижних и верхних перепускных окон 6 и 5 на наружных настенных экранах 1, свободных от периферийных камер 4 сгорания, установленных тангенциально. Горелки 7 подсоединены к источнику концентрированной смеси, а горелки 13 - к источнику мелкодисперсной пыли. На серединах граней двухсветных экранов 2 могут быть установлены бронеплиты 15. Раструб 16 сопла 8 развернут на угол 90^o и пристыкован к смежным настенным экранам 1, что перекрывает все живое сечение нижнего перепускного окна 6 и исключает недожог с провалом.

Топка работает следующим образом.

Концентрированная смесь после пылеконцентратора (не обозначен) подается в горелки 7 вместе с первичным воздухом, где воспламеняется от горячих дымовых газов, поступающих в периферийные камеры 4 сгорания через верхние перепускные окна 5 при работе горелок 7 и сопел 8, вызывающих эжекционный эффект. Часть мелкой пыли выгорает в камерах 4 сгорания, а крупная пыль коксуется и при ударе о бронеплиты 15 на гранях двухсветных экранов 2 растрескивается за счет терморазмола. Части пыли взрываются изнутри за счет вскипания остаточной влаги в них. Растрескавшаяся пыль подается за счет рикошетирования прямо в устье сопла 8, где подхватывается струями вторичного воздуха и забрасывается в камеру 3 сгорания, где совместно с мелкой пылью, подаваемой в горелки 13, догорает в струях третичного воздуха, выходящего из сопел 14. Раструб сопел 8 перекрывает все живое сечение нижнего перепускного окна 6, что исключает недожог с провалом.

Таким образом, установка середин верхних и нижних торцов граней двухсветных экранов 2 тангенциально к условным окружностям 11 и 12 разного диаметра, причем диаметр верхней окружности 11 меньше диаметра нижней окружности 12, позволяет уменьшить живое сечение нижнего перепускного окна 6, что исключает недожог с провалом, а установка оси горелок 7 под тупым углом по ходу потока к плоскости граней двухсветного экрана 2, с направлением оси на середину граней экрана 2, позволяет увеличить поверхность факела и его доступность к горячим дымовым газам, что обеспечивает эффективную термоподготовку с одновременным терморазмолом на бронеплитах 15 и рикошетированием к устью сопел 8, за счет которого организуется вторичное воспламенение уже коксовых частиц угля. Ступенчатое горение снижает образование окислов азота, выделяющихся в виде молекулярного азота в периферийных камерах 4 сгорания, а горение коксовых частиц уменьшает шлакование топки, так как не затягивается в конвективный газоход котла.

Предлагаемая конструкция топки увеличивает поперечное сечение топочной камеры 3 сгорания к поду топки, что при тангенциальной крутке факела в камере 3 сгорания не позволяет крупным частицам вылетать в конвективный газоход, так как они, парируясь на двухсветные экраны 2, сползают вниз в зону расширяющегося сечения, чему способствует отрицательный наклон граней двухсветных экранов 2 в верхней части центральной камеры 3 сгорания. Это исключает недожог с уносом и шлакование конвективных поверхностей котла, при этом верхние торцы 9 экранов 2 играют роль пережима, препятствуя выносу крупных частиц.

Использование: на тепловых электрических станциях. Сущность изобретения: топка разделена двухсветным экраном 2 на центральную и периферийные камеры 3 и 4 сгорания. Двухсветный экран 2 установлен между смежными настенными экранами 1 и примыкает к ним, в образующихся при этом углах установлены горелки 7 и воздушные сопла 8. Середины верхних и нижних торцов 9 и 10 двухсветных экранов 2 установлены тангенциально к условным окружностям разного диаметра. Окружность, примыкающая к верхним торцам 9, по диаметру меньше окружности, примыкающей к нижним торцам 10. Ось горелки 7 направлена на середину грани двухсветного экрана 2 и образует с ней тупой угол по ходу потока. Раструб 16 сопла 8 имеет угол раскрытия 90^o, соответствующий окну 6, под которым он установлен на смежных гранях наружных настенных экранов 1, что перекрывает живое сечение окна 6 и исключает недожог с провалом. Недожог с уносом исключается за счет расширяющегося сечения камеры 3 сгорания к поду, что при сепарации круглых частиц пыли на экраны 2 вызывает сползание частиц пыли в нижнюю часть топки, исключая ее выход в конвективный газоход. Это уменьшает шлакование. Удар коксовых частиц о бронеплиту 15, установленную по оси горелки 7 на середине двухсветного экрана 2, обеспечивает терморазмол топлива, что ислючает применение сепараторов в системе пылеприготовления. Топка снижает окислы азота, позволяет сжигать забалластированное топливо. 3 ил.

Топка котла, содержащая настенные экраны, образующие многогранный газоход, разделенный двухсветными экранами на центральную и периферийную камеры сгорания, сообщающиеся верхними и нижними перепускными окнами, на уровне которых установлены горелки и воздушные сопла, направленные соответственно внутрь периферийных и центральной камеры сгорания, при этом двухсветные экраны примыкают к настенным экранам, образующим углы газохода, на которых установлены горелки и воздушные сопла, отличающаяся тем, что середины верхних и нижних торцов двухсветных экранов установлены тангенциально к условным окружностям разного диаметра, причем диаметр верхней условной окружности меньше диаметра нижней, примыкающих соответственно к верхним и нижним торцам двухсветных экранов, а оси горелок направлены на середины граней двухсветных экранов и образуют с ними тупой угол по ходу потока.