УСТАНОВКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА Российский патент 2001 года по МПК F23B5/04 

Изобретение относится к сжиганию низкокалорийного твердого топлива, в частности древесных отходов, и может быть использовано в промышленной теплоэнергетике на водогрейных и паровых котлах.

Известна топка для сжигания высоковлажного твердого топлива, отвечающая современному уровню техники, содержащая камеру слоевого горения и камеру дожигания, соединенных окном для выхода топочных газов, и расположенное в холодной воронке устройство нижнего дутья [RU 2053440 кл. 6 F 23 C 6/04, 1996] . Однако в известной установке нельзя обеспечить эффективное сжигание высоковлажного твердого топлива вследствие организации малоэффективного слоевого горения и дожигания продуктов газификации топлива в низкотемпературном вихре, для которого характерен повышенный уровень механического недожога.

Наиболее близкой к заявленному изобретению по совокупности признаков (прототипом) является установка для сжигания древесных отходов, содержащая предтопок и вертикальную топку, обрамленные трубчатыми экранами, причем средний участок по высоте фронтового экрана топки выполнен с разводкой труб в фестон, соединяющий топку с предтопком, в котором установлены горизонтальная воздухораспределительная решетка с размещенным на ней слоем инертного материала, не менее одной растопочной горелки и течки топлива, и, по меньшей мере, два сопла вторичного дутья размещены в верхней части фестона [RU 2044953 кл. 6 F 23 B 5/04, 1995].

Недостатком прототипа является снижение эффективности сжигания топлива с увеличением его объема вследствие роста потерь тепла с уходящими дымовыми газами, с механическим и химическим недожогом.

Целью изобретения является повышение эффективности сжигания топлива.

В установке для сжигания твердого топлива, содержащей предтопок и вертикальную топку, обрамленные трубчатыми экранами, причем средний участок по высоте фронтового экрана топки выполнен с разводкой труб в фестон, соединяющий топку с предтопком, в котором установлены горизонтальная воздухораспределительная решетка с размещенным на ней слоем инертного материала, не менее одной растопочной горелки и течки топлива, и, по меньшей мере, два сопла вторичного дутья размещены в верхней части фестона, решение поставленной задачи обеспечивается тем, что верхний и нижний участки по высоте фронтового экрана топки со стороны фестона выполнены с отогнутыми в сторону предтопка частями, образующими форкамеру с переменным проходным сечением, увеличивающимся в направлении от предтопка к топке, причем упомянутые экраны выполнены мембранными или из плавниковых труб, а предтопок со стороны топки обрамлен нижним участком фронтового экрана этой топки. Дополнительное повышение эффективности сжигания топлива обеспечивается тем, что в нижней части топки установлен узел донного дутья с горизонтальным коллектором и трубы слива занесенного в топку инертного материала, причем узел донного дутья в плане топки имеет форму прямоугольника, ориентированного меньшей стороной вдоль предтопка, а верхние концы труб слива инертного материала расположены выше коллектора донного дутья; также тем, что сопла вторичного дутья ориентированы в низ топки.

Отличительные признаки позволяют повысить эффективность сжигания топлива за счет лучшей организации дожигания продуктов газификации твердого топлива в топке котла и увеличения теплосъема экранами, которые обеспечиваются наличием форкамеры, выполнением экранов предтопка и топки мембранными или из плавниковых труб, наличием двусветного газоплотного экрана в месте примыкания предтопка к топке.

На чертеже изображена схема установки для сжигания твердого топлива.

Установка содержит предтопок 1 и вертикальную топку 2, обрамленные трубчатыми экранами. Средний участок по высоте фронтового экрана топки 2 выполнен с разводкой труб в фестон 3, соединяющий топку 2 с предтопком 1. В предтопке 1 установлены горизонтальная воздухораспределительная решетка 4 с размещенным на ней слоем инертного материала 5, не менее одной растопочной горелки 6 и течки 7 топлива. По меньшей мере, два сопла 8 вторичного дутья размещены в верхней части фестона 3.

Верхний и нижний участки по высоте фронтового экрана 9 топки 2 со стороны фестона 3 выполнены с отогнутыми в сторону предтопка частями, образующими форкамеру 10 с переменным проходным сечением, увеличивающимся в направлении от предтопка 1 к топке 2, причем предтопок 1 со стороны топки 2 обрамлен нижним участком фронтового экрана этой топки 2. Экраны предтопка 1 и топки 2 выполнены мембранными или из плавниковых труб. В топке 2 размещается не менее одной горелки 11.

В нижней части топки 2 установлено устройство 12 донного дутья с горизонтальным коллектором 13 и трубы 14 слива занесенного в топку инертного материала 15. Устройство 12 донного дутья в плане топки имеет форму прямоугольника, ориентированного меньшей стороной вдоль предтопка 1, а верхние концы труб 14 слива инертного материала 15 расположены выше коллектора 13 донного дутья.

Сопла 8 вторичного дутья размещены в верхней части форкамеры 10, проходят через фестон 3 и ориентированы вниз топки 2.

Установка работает следующим образом.

Мелкофракционное топливо, например измельченные кородревесные отходы, по течке 7 подают в слой инертного материала 5, размещенного на воздухораспределительной решетке 4, где происходит неполное его сгорание (газификация) в режиме "кипящего слоя", создаваемого потоком воздуха первичного дутья. Образовавшиеся парогазообразные продукты газификации с уносом мелких фракций активированного древесного полукокса подают через фестон 3 на дожигание в топку 2 котла. Воспламенение продуктов осуществляется в форкамере 10 в струях воздуха вторичного дутья, подаваемого в топку 2 через сопла 8. Струи воздуха вторичного дутья затягивают факел в нижнюю часть топки 2. Несгоревшие частицы древесного полукокса и выносимый из предтопка 1 мелкофракционный песок сепарируются в холодной воронке топки 2, где в устройстве 12 донного дутья (в струях воздуха третичного дутья) осуществляется дожигание мелких фракций активированного древесного полукокса. Поступающий в устройство 12 донного дутья мелкофракционный песок формирует над горизонтальным коллектором 13 "кипящий слой", высота которого определяется высотой трубы 14 слива над коллектором 13.

Пример реализации. Предварительно измельченные кородревесные отходы (фракция не более 50х50х100 мм) влажностью 57%, расходом 45 т/час подают на сжигание в котлоагрегат КМ-75-40С, оснащенный мембранными топкой и предтопком "кипящего слоя". В предтопке в "кипящем слое" инертного наполнителя (кварцевый песок фракции 0,5-2,0 мм) при температуре 800^oC осуществляют неполное сжигание (газификацию) отходов, а парогазообразные продукты газификации отходов и унос мелких фракций древесного полукокса дожигают в топке котла в струях вторичного дутья при температуре около 1300^oC, причем их воспламенение осуществляют в форкамере. Несгоревшие в струях воздуха вторичного дутья частицы древесного полукокса дожигают в устройстве донного дутья в струях воздуха третичного дутья. Причем расход воздуха первичного дутья составляет около 35% от общего расхода воздуха, подаваемого на сжигание отходов, расход воздуха вторичного дутья - около 60%, расход воздуха третичного дутья - около 5%.

Благодаря указанным приемам обеспечивается.более полное сгорание кородревесных отходов, чем на установке-прототипе. Паропроизодительность котлоагрегата может быть увеличена с 75 т/час до 90 т/час. При этом КПД котлоагрегата, несмотря на увеличение объемов сжигаемых отходов в сравнении с установкой-прототипом, практически не снижается и составляет 86,5%.

Изобретение может быть использовано в промышленной теплоэнергетике на водогрейных котлах. Топливо в предтопке подвергают неполному сгоранию в "кипящем слое" инертного наполнителя; образовавшиеся газообразные продукты газификации с уносом мелких частиц топлива дожигают в топке котла в струях вторичного дутья, причем их воспламенение осуществляют в форкамере; сепарирующиеся в холодной воронке котла несгоревшие мелкие частицы топлива дожигают в устройстве донного дутья. Такое выполнение установки обеспечивает снижение потерь тепла с уходящими дымовыми газами, с механическим и химическим недожогом. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для сжигания твердого топлива, содержащая предтопок и вертикальную топку, обрамленные трубчатыми экранами, причем средний участок по высоте фронтового экрана топки выполнен с разводкой труб в фестон, соединяющий топку с предтопком, в котором установлены горизонтальная воздухораспределительная решетка с размещенным на ней слоем инертного материала, не менее одной растопочной горелки и течки топлива и, по меньшей мере, два сопла вторичного дутья размещены в верхней части фестона, отличающаяся тем, что верхний и нижний участки по высоте фронтового экрана топки со стороны фестона выполнены с отогнутыми в сторону предтопка частями, образующими форкамеру с переменным проходным сечением, увеличивающимся в направлении от предтопка к топке, причем упомянутые экраны выполнены мембранными или из плавниковых труб, а предтопок со стороны топки обрамлен нижним участком фронтового экрана этой топки. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в нижней части топки установлено устройство донного дутья с горизонтальным коллектором и трубы слива занесенного в топку инертного материала, причем узел донного дутья в плане топки имеет форму прямоугольника, ориентированного меньшей стороной вдоль предтопка, а верхние концы труб слива инертного материала расположены выше коллектора донного дутья. 3. Установка оп пп.1 и 2, отличающаяся тем, что сопла вторичного дутья ориентированы в низ топки.