ВЕРТИКАЛЬНАЯ ТОПКА Российский патент 2001 года по МПК F23C7/02 

Изобретение относится к организации камерного сжигания твердого топлива в топках промышленных и энергетических котлов.

Известна низкотемпературная вихревая топка, содержащая расположенные с наклоном вниз на фронтовом экране прямоточные горелки, выполненные в виде каналов пылеугольной смеси, и установленные встречно под нижним гибом заднего экрана сопла нижнего дутья, причем в верхней части горелок расположены сопла вторичного дутья [RU 2132016, кл.6 F 23 C 5/04, 1999]. Однако в известной низкотемпературной вихревой топке не обеспечивается аэродинамическая стабильность низкотемпературного вихря при сжигании твердого топлива, что приводит к выпадению части несгоревшего топлива в шлаковый комод и к увеличению потерь с механическим недожогом.

Наиболее близкой к заявленному изобретению по совокупности признаков (прототипом) является вертикальная топка, содержащая фронтовой и задний экраны с наклонными скатами, в проеме между которыми выполнено устройство нижнего дутья в виде параллельно подключенных к напорному воздуховоду линий, одна из которых соединена с проемом между скатами, а другая - снабжена соплами, направленными в сторону фронтового экрана, на котором установлено горелочное устройство [RU 2143639, кл.6 F 23 C 7/02, 1999].

Недостатком прототипа является снижение аэродинамической стабильности низкотемпературного вихря при сжигании высоковлажного твердого топлива неоднородного фракционного состава, например, коро-древесных отходов или гидролизного лигнина, что также приводит к выпадению части несгоревшего топлива в шлаковый комод и к увеличению потерь с механическим недожогом.

Целью изобретения является обеспечение аэродинамической стабильности низкотемпературного вихря при сжигании высоковлажного твердого топлива неоднородного фракционного состава и соответственно снижение потерь тепла с механическим недожогом.

В вертикальной топке, содержащей фронтовой и задний экраны с наклонными скатами, в проеме между которыми выполнено устройство нижнего дутья в виде параллельно подключенных к напорному воздуховоду линий, одна из которых соединена с проемом между скатами, а другая - снабжена соплами, направленными в сторону фронтового экрана, на котором установлено горелочное устройство, решение поставленной задачи обеспечивается тем, что линия нижнего дутья, снабженная соплами, подключена к напорному воздуховоду посредством высоконапорного вентилятора, при этом упомянутые сопла установлены в плоскости, угол наклона которой составляет 30...70^o к горизонту. Дополнительное снижение потерь тепла с механическим недожогом обеспечивается тем, что линия нижнего дутья, снабженная соплами, в зоне, расположенной после высоконапорного вентилятора, подключена у другой линии нижнего дутья посредством перемычки, на которой установлен отсекающий шибер.

Отличительные признаки позволяют обеспечить аэродинамическую стабильность низкотемпературного вихря при сжигании высоковлажного твердого топлива неоднородного фракционного состава и соответственно снизить потери тепла с механическим недожогом, которые обеспечиваются подключением линии нижнего дутья, снабженной соплами, к напорному воздуховоду посредством высоконапорного вентилятора, при этом упомянутые сопла установлены в плоскости, угол наклона которой составляет 30...70^o к горизонту.

На чертеже изображена схема вертикальной топки.

Вертикальная топка 1 содержит фронтовой и задний экраны 2 и 3 соответственно с наклонными скатами. В проеме между скатами выполнено устройство 4 нижнего дутья в виде параллельно подключенных к напорному воздуховоду 5 линий 6 и 7. Линия 6 соединена с проемом между скатами, а линия 7 - снабжена соплами 8, направленными в сторону фронтового экрана 2, на котором установлено горелочное устройство 9. Причем линия 7 нижнего дутья, снабженная соплами 8, подключена к напорному воздуховоду 5 посредством высоконапорного вентилятора 10. При этом сопла 8 установлены в плоскости, угол наклона которой составляет α = 30^°- 70^° к горизонту. Линия 7 нижнего дутья, снабженная соплами 8, в зоне, расположенной после высоконапорного вентилятора 10, подключена к линии 6 нижнего дутья посредством перемычки 11, на которой установлен отсекающий шибер 12.

Вертикальная топка работает следующим образом. В топку 1 посредством горелочного устройства 9 подают измельченное топливо с горячим воздухом. Крупные фракции топлива выпадают на наклонные скаты топки, которые обдуваются воздухом, поступающим из сопел 8, соединенных посредством линии 7 нижнего дутья через высоконапорный вентилятор 10 с напорным воздуховодом 5. Струи, выходящие из сопел 8, подхватывают выпавшие на наклонные скаты топки 1 частицы топлива и возвращают их в зону активного горения в топочном объеме.

При этом в нижней части топки 1 образуется низкотемпературный вихрь с подъемным движением вдоль фронтового экрана 2 и с опускным движением вдоль заднего экрана 3. Подача воздуха от высоконапорных сопел 8 стабилизирует аэродинамику низкотемпературного вихря, а подача воздуха в устройство 4 нижнего дутья непосредственно от напорного воздуховода 5 обеспечивает отдув частиц топлива в случае их сползания в шлаковый комод устройства 4 нижнего дутья. Перепуск воздуха по перемычке 11 позволяет оптимизировать воздушное дутье через сопла 8.

Пример реализации. Топливо, например, гидролизный лигнин или предварительно измельченные кородревесные отходы, вдувают через горелочное устройство 9 в вертикальную топку 1, где в низкотемпературном вихре осуществляется их сжигание. Низкотемпературный вихрь формируется за счет воздушных струй устройства нижнего дутья и воздушного дутья из горелки. Причем воздушное дутье из сопел 8 может доходить до 70% от необходимого для сжигания топлива, расход воздуха через устройство 4 нижнего дутья непосредственно от напорного воздуховода 5 будет доходить до 20%, а расход воздуха через горелочное устройство будет составлять порядка 10% от необходимого для сжигания топлива.

Благодаря указанным приемам обеспечивается аэродинамическая стабильность низкотемпературного вихря и, как следствие, повышение эффективности сжигания топлива из-за уменьшения потерь с механическим недожогом, чем в топке-прототипе.

Изобретение может быть использовано для камерного сжигания твердого топлива, преимущественно гидролизного лигнина и измельченных кородревесных отходов, в топках промышленных и энергетических котлов. Топливо в топке подвергают сжиганию в низкотемпературном вихре, причем технический результат - аэродинамическую стабильность низкотемпературного вихря - обеспечивают подачей воздуха через сопла устройства нижнего дутья непосредственно от высоконапорного вентилятора, а снижение потерь с механическим недожогом дополнительно достигают за счет подачи воздуха в устройство нижнего дутья непосредственно от напорного воздуховода. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Вертикальная топка, содержащая фронтовой и задний экраны с наклонными скатами, в проеме между которыми выполнено устройство нижнего дутья в виде параллельно подключенных к напорному воздуховоду линий, одна из которых соединена с проемом между скатами, а другая снабжена соплами, направленными в сторону фронтового экрана, на котором установлено горелочное устройство, отличающаяся тем, что линия нижнего дутья, снабженная соплами, подключена к напорному воздуховоду посредством высоконапорного вентилятора, при этом упомянутые сопла установлены в плоскости, угол наклона которой составляет 30 - 70^o к горизонту. 2. Топка по п.1, отличающаяся тем, что линия нижнего дутья, снабженная соплами, в зоне, расположенной после высоконапорного вентилятора, подключена к другой линии нижнего дутья посредством перемычки, на которой установлен отсекающий шибер.