ОСНОВАНИЕ ТОПКИ С ФОРМИРОВАНИЕМ КИПЯЩЕГО СЛОЯ Российский патент 1999 года по МПК F27B15/02 F23C11/02 F27D1/00 

Изобретение относится к основанию или поду топки, в которой используется кипящий или псевдоожиженный слой.

Более конкретно, изобретение касается основания топки, в которой формируется кипящий или псевдоожиженный слой. Эта топка содержит металлический опорный лист, сквозь который проходит инжекторные сопла подачи газа, создающего кипящий слой, и который снабжен покрытием из огнеупорного материала.

В этой донной зоне топки псевдоожиженные твердые горючие материалы оказывают сильное эрозионное воздействие на огнеупорную обшивку, принимая во внимание их значительную скорость перемещения, создаваемую потоком сжижающего газа. Кроме того, по причине значительных отклонений температуры между внутренней полостью данной топки и подаваемым в нее ожижающим газом на выходе из инжекторных сопел эта зона топки подвергается значительным температурным напряжением.

Известен способ защиты опорного листа топки подобного типа при помощи слоя огнеупорного материала, нанесенного на этот лист и обычно состоящего из огнеупорного бетона (US, патент 5161471).

Такой огнеупорный слой должен иметь достаточно большую толщину, превышающую, например, 100 мм. Такая толщина защитного слоя существенным образом отражается на общей высоте данной топки и на длине соответствующих устройств подачи сжижающего газа в сопла инжекторов.

С другой стороны, этот защитный слой из огнеупорного материала подвергается постоянному износу и повреждениям, которые требуют проведения периодических ремонтов и восстановления этого защитного покрытия. На уровне основания или пода данной топки концентрация твердых горючих материалов действительно является весьма значительной и составляет примерно от 500 до 1200 кг/м³.

Упомянутый выше износ огнеупорного слоя на опорном листе основания топки влечет за собой, кроме того, отрыв частиц материала, из которого этот слой изготовлен. Эти частицы смешиваются с псевдоожиженными твердыми частицами горючего материала и вносят возмущение вход процесса псевдоожижения в топке.

Предлагаемое изобретение позволяет решить упомянутые выше технические проблемы. Для этого, в соответствии с данным изобретением упомянутый выше опорный лист основания топки изготавливается из огнеупорного металла и его обшивка или облицовка выполняется из множества плоских металлических огнеупорных элементов, покрывающих упомянутый опорный лист, причем каждый из упомянутых плоских защитных элементов закрепляется на опорном листе при помощи сварки в локализованной точечной зоне.

Выполненное таким образом защитное покрытие опорного листа способно эффективно противостоять тепловой и механической эрозии, а также термическим ударам или резким перепадам температур. Приваривание упомянутых защитных элементов лишь в локализованных точечных зонах дает возможность этим плоским элементам свободно деформироваться под действием дифференциального теплового расширения. Таким образом, плоские огнеупорные защитные элементы не подвергаются воздействию усилий, которые могли бы привести к их повреждению или даже разрушению.

В предпочтительном варианте осуществления предлагаемого изобретения защитные плоские элементы расположены вплотную друг к другу.

В соответствии с предпочтительным способом практической реализации каждый из плоских защитных элементов снабжен специальным отверстием, в котором осуществляется сварка с образованием сварочного шва, соединяющего данный элемент с опорным листом основания топки.

В наиболее предпочтительном варианте осуществления отверстие расположено строго в центре данного плоского защитного элемента.

Плоские защитные элементы могут иметь строго прямоугольную форму. При этом сопла инжекторов ожижающего газа могут быть расположены по одной линии в соответствии с двумя взаимно перпендикулярными направлениями на этом опорном листе. При этом сопла инжекторов располагаются в закругленных внутрь углах этих плоских защитных элементов. В предпочтительном варианте осуществления изобретения опорный лист основания данной топки и плоские защитные элементы на его поверхности изготовлены из огнеупорной стали.

Ниже дано более подробное описание предлагаемого изобретения, в котором даются ссылки на приведенные в приложении фигуры, представляющие только предпочтительный способ осуществления этого изобретения. Среди приведенных в приложении фигур:
- Фиг. 1, на которой схематически представлен вид сверху на опорный лист основания топки с созданием псевдоожиженного или кипящего слоя в соответствии с предлагаемым изобретением;
- Фиг. 2, на которой схематически представлен вид сверху на опорный лист основания топки, снабженные защитным покрытием в соответствии с предлагаемым изобретением;
- Фиг. 3, на которой схематически представлен в вертикальном разрезе вид по линии III-III, показанной на фиг. 1;
- Фиг. 4, на которой схематически представлен в вертикальном разрезе вид по линии IV-IV, показанной на фиг. 1;
- Фиг. 5, на которой схематически представлен в вертикальном разрезе вид основания топки, снабженного защитным покрытием в соответствии с предлагаемым изобретением.

На фиг. 1 схематически представлен опорный лист 1 из металла, располагающийся в основании данной топки. Этот опорный лист в соответствии с предлагаемым изобретением изготовлен из огнеупорного металла, предпочтительно из огнеупорной стали, например, типа "Incoloy 800 HT".

Это опорный лист 1 механически усилен при помощи подкрепляющих элементов, образованных поперечинами, приваренными прерывистым сварным швом к нижней части этого опорного листа 1. Система этих подкрепляющих элементов может состоять, например, из двух поперечин 2, которые являются сплошными и проходят по всему размаху упомянутого опорного листа, и двух располагающихся перпендикулярно к ним составных поперечин, образованных отрезками подкрепляющих элементов 3, 3' и 3'', располагающихся по квадратной сетке вместе с упомянутыми выше сплошными поперечинами. Над точками пересечения этих подкрепляющих элементов в опорном листе 1 выполнены специальные отверстия 4, которые обеспечивают возможность монтажа основания данной топки на месте ее сооружения, как это будет более подробно описано ниже.

В этом опорном листе 1 выполнены также отверстия 5, предназначенные для прохождения трубопроводов подачи к соплам инжекции газа, создающего псевдоожиженный или кипящий слой, как это видно на схемах, представленных на фиг. 2 и 5. Эти отверстия 5 располагаются на опорном листе ровными рядами, располагающимися в двух взаимно перпендикулярных направлениях с образованием равномерной квадратной решетки. В наиболее предпочтительном варианте осуществления предлагаемого изобретения отверстия 4 в опорном листе 1 расположены на одинаковых расстояниях от четырех примыкающих к ним отверстий 5, предназначенных для сопел инжекции газа 10.

Множество плоских защитных элементов 6, изготовленных из огнеупорного металла, в предпочтительном варианте, из огнеупорной стали типа "Incoloy 800 HT", и имеющих толщину порядка 15 мм, располагаются вплотную друг к другу и полностью покрывают упомянутый опорный лист 1, причем каждый из упомянутых выше плоских защитных элементов 6 прикрепляется к данному опорному листу при помощи сварки в некоторой локализованной точечной зоне. Эти плоские защитные элементы 6 в большинстве своем имеют квадратную форму со стороной, строго равной расстоянию между соседними соплами инжекции 6, причем плоские защитные элементы 6 прямоугольной формы предусмотрены на краях упомянутого опорного листа 1.

Каждый плоский защитный элемент 6 снабжен отверстием 7, располагающимся строго в центре данного плоского элемента 6. В этом отверстии 7 выполняется крепежный сварной шов 8, предпочтительно сварной шов, обычно называемый швом-заглушкой. Это сварное соединение образовано сварным швом по кромке отверстия 7, соединяющим между собой плоский защитный элемент 6 и опорный лист 1. Углы плоских защитных элементов 6 закруглены таким образом, чтобы окружать отверстия 5.

Эти плоские защитные элементы 6 привариваются к опорному листу 1, как это показано на фиг. 3, в заводских условиях, кроме четырех элементов 6', которые должны располагаться в местах расположения отверстий 4 в этом опорном листе 1 и которые привариваются на место там, где осуществляется сооружение данной топки, как это показано на фиг. 4.

На месте сооружения топки сразу привариваются четыре плоских защитных элемента 6' к опорному листу 1, уже оборудованному плоскими элементами 6, приваренными по месту на заводе, и производится установка сопел инжекции 10. Специальная круглая плоская деталь 9 приваривается в отверстиях 4 опорного листа 1 к трубе 11, закрепленной в несущей конструкции 12, служащей основанием для опорного листа 1 и препятствующей его изгибу. Для осуществления упомянутой выше операции труба 11 имеет отверстия прохождения подкрепляющих поперечин 2, 3, 3', 3''. На этих плоских круглых деталях 9 привариваются при помощи сварного шва, аналогично сварному шву 8 в отверстии 7, плоские защитные элементы 6'.

Эти плоские защитные элементы 6' имеют в своих углах более обширные выемки по сравнению с другими плоскими элементами 6. Это сделано для того, чтобы обеспечить возможность вставления через проход между головками сопел инжекции 10, уже установленных на свои места, с диаметром, превышающим диаметр отверстий прохода 5.

В качестве примера можно отметить, что квадратные плоские защитные элементы 6 могут иметь сторону длиной порядка 240 мм и диаметр центрального отверстия 7 может составлять примерно 30 мм.

Такое расположение элементов предлагаемого устройства может быть использовано для любого основания топки с формированием псевдоожиженного или кипящего слоя. Это может быть, например, основание главной топки, основание с наружным кипящим слоем, связанное с главной топкой, или основание с внутренним кипящим слоем в главной топке, как это описано в заявке на патент - 2-690512, поданной 27 апреля 1992 года тем же Заявителем.

Основание или под топки с формированием кипящего или псевдоожиженного слоя, содержит металлический опорный лист, сквозь который проходят сопла инжекции ожижающего слой твердых горячих частиц газа, снабженный специальным покрытием из огнеупорного материала, причем сам опорный лист изготовлен из огнеупорного металла, а его покрытие образовано множеством плоских защитных элементов, изготовленных также из огнеупорного металла и полностью покрывающих опорный лист, при этом каждый из плоских защитных элементов прикреплен к опорному листу при помощи сварного шва в некоторой локализованной зоне точечного характера. Решаемая задача: повышение стойкости к тепловой и механической эрозии, к термическим ударам и перепадам температур. 6 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Основание топки с формированием кипящего слоя, содержащее металлический опорный лист 1, сквозь который проходят сопла инжекции 10 ожижающего газа, снабженный специальным покрытием из огнеупорного материала, отличающееся тем, что опорный лист 1 изготовлен из огнеупорного металла, а специальное покрытие образовано множеством плоских защитных элементов 6, 6', изготовленных из огнеупорного металла и покрывающих опорный лист 1 полностью, причем каждый плоский элемент 6, 6' прикрепляется к опорному листу 1 при помощи сварного шва 8 в локализованной зоне точечного типа. 2. Основание топки по п.1, отличающееся тем, что плоские защитные элементы 6, 6' расположены вплотную друг к другу. 3. Основание топки по пп.1 или 2, отличающееся тем, что каждый плоский защитный элемент 6, 6' имеет отверстие 7, в котором выполняется сварной шов 8, связывающий этот плоский элемент с опорным листом 1. 4. Основание топки по п.3, отличающееся тем, что отверстие 7 расположено строго в центре данного плоского защитного элемента 6, 6'. 5. Основание топки по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что плоские защитные элементы 6, 6' имеют строго прямоугольную форму. 6. Основание топки по п.5, отличающееся тем, что сопла инжекции 10 расположены по прямым линиям вдоль двух взаимно перпендикулярных направлений опорного листа 1 и находятся в закругленных внутрь углах плоских защитных элементов 6,6'. 7. Основание топки по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что опорный лист 1 и плоские защитные элементы 6, 6' изготовлены из огнеупорной стали.