ДВУХСТУПЕНЧАТАЯ ТОПКА КОТЛА Российский патент 1999 года по МПК F23C6/00 F23C9/00 

Изобретение относится к конструкции двухступенчатых топок промышленных котлов с горизонтальным поворотом газов, преимущественно транспортабельных, а также может найти применение в судовых паровых котлах.

Известны конструкции промышленных паровых котлов, выполненных в виде транспортабельных моноблоков [1] , топки и конвективные газоходы которых расположены горизонтально. Котлы вписываются в поперечное сечение ж/дорожного габарита. Последнее обстоятельство ограничивает единичную мощность транспортабельных котлов. Котлы выпускаются как правило с повышенными объемными напряжениями топочного пространства, что увеличивает выход NO_x газов.

Известны также конструкции котлов и топочных камер, в которые встраиваются коаксиально расположенные дополнительные камеры сгорания [2] и [3], позволяющие организовать в пределах дополнительной камеры рециркуляцию более холодных газов к корню факела горения, что снижает общий уровень температуры и, следовательно, выход NO_x. Однако, поскольку в первичной камере сгорания осуществляется сжигание топлива с избытками воздуха больше единицы, эффект от рециркуляции достаточно горячих газов снижается и выход NO_x уменьшается незначительно.

Целью изобретения является дальнейшее снижение выхода NO_x.

Указанная цель достигается тем, что у двухступенчатой топки котла с преимущественно горизонтальным расположением факела, камеры сгорания которой расположены коаксиально, дутьевые сопла вторичного воздуха располагают в заднем торце топки и ориентируют их по ходу газов в кольцеобразный зазор между экранами камер сгорания; подводящие и отводящие участки труб плотного экрана внутренней камеры сгорания фестонируют. Таким образом, в топочной камере одновременно осуществляется как рециркуляция газов между камерами сгорания, так и позонное горение в камерах: в первой с недостатком кислорода, а во второй с необходимым по условию полного сгорания избытком воздуха, причем в кольцеобразном зазоре вторичный воздух, истекающий из ориентировочных по ходу газов сопл оказывает дополнительный эжектирующий эффект газам, покидающим первую камеру сгорания, уменьшая затраты на аэродинамическое сопротивление кольцеобразного зазора.

На фиг. 1 изображен продольный вид топочной камеры; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - узел В.

Конструкция состоит из первичной камеры сгорания 1, внешнего ограждения котла 2, образующих между собой кольцеобразный зазор 3, выполняющий роль вторичной камеры сгорания. В заднем торце топки расположены сопла вторичного дутья воздуха 4, спереди топка снабжена горелочным устройством 5. Экраны 6 первичной камеры сгорания 1 замыкаются на общие раздающий 7 и сорбирующий 8 коллекторы. Трубы экрана 6, располагаемые в кольцеобразном зазоре 3, имеют фестонированные участки 9. Газы после топочной камеры поступают в конвективный газоход 10.

Работает конструкция следующим образом.

Первичная топливовоздушная смесь с недостатком кислорода поступает через горелку 5 в первичную камеру 1, где топливо частично сгорает. Топочные газы, проходя вдоль экранов камеры 1, частично охлаждаются, дойдя до заднего торца топки, газы разворачиваются и поступают в кольцеобразный зазор 3. На развороте в топочные газы, имеющие еще часть несгоревшего топлива, из сопел 4 подается вторичный воздух, под воздействием напора которого осуществляется энергичное перемешивание его с топочными газами и дожигание несгоревшей части топлива. Топочные газы продолжают совместное движение в кольцеобразном зазоре. Дальнейшему движению газов способствует направленность сопл вдоль по потоку. Для лучшего смесесобразования сопла наклонены, образуя общий вихрь, вкручивающийся в кольцеобразный зазор. Проходя к переднему торцу топки газа в зазоре интенсивно охлаждаются, на повороте газов в конвективный газоход 10 часть охладившихся газов подсасывается к корню факела первичной камеры сгорания, образуя рециркуляцию газов между камерами сгорания. Растянутое горение и рециркуляция газов резко снижают выход окислов азота. Фестонированные участки 9 экранов 6 способствуют перетечкам топочных газов с противоположной стороны кольцеобразного зазора в сторону их поворота в конвективный газоход, при этом газы дополнительно охлаждаются.

Одновременно с лучшей организацией процесса горения коаксиальное расположение камер сгорания уменьшает габариты топочной камеры, особенно в длину, что снижает общую металлоемкость и позволяет в тех же габаритах увеличить единичную паропроизводительность.

Изобретение относится к конструкции двухступенчатых топок промышленных котлов с горизонтальным поворотом газов, преимущественно транспортабельных, а также может найти применение в судовых паровых котлах. Конструкция состоит из первичной камеры сгорания 1, внешнего ограждения котла 2, образующих между собой кольцеобразный зазор 3, выполняющий роль вторичной камеры сгорания. В заднем торце топки расположены сопла вторичного дутья воздуха 4, спереди топка снабжена горелочным устройством 5. Экраны первичной камеры сгорания 1 замыкаются на общие раздающий и собирающий коллекторы. Трубы экрана, располагаемые в кольцеобразном зазоре 3, имеют фестонированные участки. Газы после топочной камеры поступают в конвективный газоход 10. Технический результат выражается в снижении выхода NO_х. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Двухступенчатая топка котла с преимущественно горизонтальным расположением факела, камера сгорания которой расположена коаксиально, отличающаяся тем, что дутьевые сопла вторичного воздуха располагают в заднем торце топки и ориентируют их по ходу газов в кольцеобразный зазор между экранами камер сгорания. 2. Топка по п.1, отличающаяся тем, что подводящие и отводящие участки труб плотного экрана внутренней камеры сгорания фестонируют.