КОТЕЛ Российский патент 2002 года по МПК F23C10/00 F24H1/00 

Изобретение относится к области котельной техники и может быть использовано для сжигания как твердого, так и жидкого топлива, например водоугольного топлива в низкотемпературном кипящем слое.

Известна топка котла кипящего слоя, содержащая камеру сгорания с поверхностями теплосъема в виде теплообменных труб, установленных в кипящем слое из частиц мелкозернистого инертного материала, средство подачи топлива, воздухораспределительную решетку с размещенным на ней кипящим слоем и сообщающимся с камерой сгорания конвективным газоходом (а.с. СССР 1372152, кл. F 23 С 11/02, F 27 В 5/10, 1986).

Недостатком данной топки котла кипящего слоя являются большие габариты, в частности из-за того, что поверхности теплосъема установлены только в кипящем слое из частиц мелкозернистого инертного материала, приводящие к значительной металлоемкости котла.

Известен котел, содержащий топочную камеру с поверхностями теплосъема, снабженными верхними и нижними коллекторами, связанными перепускными трубопроводами и выполненными в виде размещенных на стенках топочной камеры радиационных экранов, а также со средством подачи топлива и воздухораспределительной решеткой с размещенным на ней кипящим слоем, состоящим из золы угля и частиц серопоглотителя, ширмы с коллекторами и сообщающийся с топочной камерой посредством перепускного газохода конвективный газоход, в котором последовательно установлены по меньшей мере два уловителя циркулирующих частиц (а.с. СССР 1772523, кл. F 23 С 11/02, 1992 - прототип).

Недостатком известного котла также являются большие габариты из-за того, что топочная камера и конвективный газоход установлены с просветом между собой, обусловленным наличием перепускного газохода. Наличие перепускных трубопроводов, связывающих верхние и нижние коллектора теплообменных труб, также увеличивает габариты котла.

Целью изобретения является сокращение металлоемкости котла путем снижения его габаритов и повышения компактности.

Указанная цель достигается тем, что в котле, содержащем топочную камеру с поверхностями теплосъема, снабженными верхними и нижними коллекторами и выполненными в виде размещенных на стенках топочной камеры радиационных экранов, а также со средством подачи топлива и воздухораспределительной решеткой с размещенным на ней кипящим слоем, ширмы с коллекторами и сообщающийся с топочной камерой конвективный газоход, кипящий слой состоит из частиц мелкозернистого инертного материала, а топочная камера и конвективный газоход установлены соприкасающимися между собой по всей высоте в направлении продольной оси, при этом конвективный газоход выполнен в виде сообщенных между собой в нижних частях и расположенных коаксиально опускного и подъемного газоходов, имеющих цилиндрические стенки, с вертикально размещенными в них трубами, на потолке топочной камеры размещен трубчатый радиационный экран с коллекторами, причем все коллектора соединены по периметру топочной камеры, ширмы с коллекторами размещены внутри топочной камеры в ее верхней части, при этом топочная камера имеет люк с крышкой, которая выполнена в виде трубчатого радиационного экрана, трубчатые радиационные экраны, размещенные на стенах топочной камеры, соединены с трубчатым радиационным экраном крышки люка посредством гибких элементов.

Отличительные признаки предлагаемого котла, а именно то, что топочная камера и конвективный газоход установлены соприкасающимися, то есть без просвета, между собой по всей высоте в направлении продольной оси, при этом конвективный газоход выполнен в виде сообщенных между собой в нижних частях и расположенных коаксиально опускного и подъемного газоходов, имеющих цилиндрические стенки, с вертикально размещенными в них трубами, приведет к снижению габаритов и повышению компактности, а следовательно, к снижению металлоемкости котла.

К той же цели ведет выполнение поверхностей теплосъема в виде размещенных не только на стенах, но и на потолке топочной камеры, трубчатых радиационных экранов, что увеличит теплосъем из топки, а следовательно, снизит ее габариты и повысит компактность,
На достижение той же цели направлено соединение по периметру топочной камеры всех коллекторов трубчатых радиационных экранов (верхних и нижних), исключающее применение перепускных трубопроводов между коллекторами поверхностей теплосъема.

К той же цели ведет увеличение теплосъема из топки снабжением ее верхней части горизонтально установленными ширмами с коллекторами, размещенными внутри топочной камеры, развивающими поверхность теплообмена между нагреваемой водой и продуктами сгорания без роста габаритов и, следовательно, металлоемкости котла.

На увеличение теплосъема из топки направлено также применение для кипящего слоя частиц из мелкозернистого инертного материала.

Цель достигается также за счет увеличения теплосъема из топки путем выполнения крышки люка топочной камеры в виде трубчатого радиационного экрана, при этом трубчатые радиационные экраны, размещенные на стенах топочной камеры, соединены с трубчатым радиационным экраном крышки люка посредством гибких элементов, что возможно осуществить благодаря невысокой температуре горячей воды - максимум 95^oС.

На фиг. 1 схематично представлен котел, общий вид в разрезе, на примере сжигания водоугольного топлива, на фиг.2 - вид сверху в разрезе.

Котел содержит топочную камеру 1; конвективный газоход, выполненный в виде сообщенных между собой в нижних частях и расположенных коаксиально опускного газохода 2 и подъемного газохода 3, имеющих цилиндрические стенки, с вертикально размещенными в них трубами 4, при этом опускной газоход 2 через впускное окно 5 сообщен с топочной камерой 1; поверхности теплосъема выполнены в виде размещенных на стенах и потолке топочной камеры 1 трубчатых радиационных экранов 6, снабженных верхними коллекторами 7 и нижними коллекторами 8, соединенными по периметру топочной камеры 1; верхняя часть которой снабжена ширмами 9 с коллекторами 10, размещенными внутри топочной камеры 1; при этом крышка люка топочной камеры 1 выполнена в виде трубчатого радиационного экрана 11; трубчатые радиационные экраны 6, размещенные на стенах топочной камеры 1, соединены с трубчатым радиационным экраном 11 крышки люка посредством гибких элементов 12, например рукавов.

В топочной камере 1 расположены средство подачи топлива, например форсунка 13 для распыливания вязких жидкостей, в частности водоугольного топлива, установленная под острым углом к кипящему слою, и воздухораспределительная решетка 14 с размещенным на ней мелкозернистым инертным материалом 15, например кварцевым песком.

В качестве форсунки 13 может быть использована форсунка любой известной конструкции, применяемая в технике распыливания жидких топлив, например форсунка для распыливания вязких жидкостей (патент РФ 2039910, кл. 6 F 23 D 11/10, 1992).

Воздухораспределительная решетка 14 неподвижно установлена над коробом 16 для подвода окислителя и снабжена вертикальной трубой 17 для отвода золы в зольник 18, находящийся под коробом 16 для подвода окислителя.

Под опускным газоходом 2 и подъемным газоходом 3 конвективного газохода помещен для улавливания твердых частиц зольник 19.

Для подачи окислителя под воздухораспределительную решетку 14 в короб 16 для подвода окислителя служит вентилятор (не показан). Для подачи водоугольного топлива в форсунку 13, питательной воды в трубы 4 и отвода горячей воды в систему отопления и вентиляции из верхнего коллектора 7 трубчатых радиационных экранов 6 топочной камеры 1 служат насосы (не показаны). Для удаления золы и твердых частиц из зольников 18 и 19 служат, например, шнеки.

Котел работает при сжигании водоугольного топлива следующим образом.

В трубы 4, вертикально размещенные в конвективном газоходе, посредством насоса подают питательную воду.

Посредством форсунки 13 в топочную камеру 1 подают насосом водоугольное топливо, которое при этом распыливается и образует дождь, осуществляющий улавливание и возврат уноса частиц в кипящий слой. Снизу через воздухораспределительную решетку 14 и короб 16 для подвода окислителя подают вентилятором окислитель - воздух, в результате образуется низкотемпературный кипящий слой с мелкозернистым инертным материалом 15.

Продукты сгорания направляют в газовый объем топочной камеры 1, где они греют воду в трубчатых радиационных экранах 6, ширмах 9 с коллекторами 10 и трубчатом радиационном экране 11 крышки люка топочной камеры 1, при этом воду подают в трубчатые радиационные экраны 11 крышки люка посредством гибких элементов 12.

После топочной камеры 1 продукты сгорания посредством впускного окна 5 направляют сначала в опускной газоход 2, а затем в подъемный газоход 3 конвективного газохода, где они греют воду в трубах 4. После труб 4 нагреваемую воду направляют в нижний коллектор 8 трубчатых радиационных экранов 6 топочной камеры 1.

Из подъемного газохода 3 продукты сгорания направляют в атмосферу.

Горячую воду из верхнего коллектора 7 трубчатых радиационных экранов 6 топочной камеры 1 посредством насоса подачи питательной воды направляют в систему отопления и вентиляции.

В процессе горения водоугольного топлива на поверхности кипящего слоя с мелкозернистым инертным материалом 15 образуется зола, которую по вертикальной трубе 17 направляют в зольник 18, откуда золу удаляют, например, шнеком.

По мере прохождения продуктов сгорания сначала в опускном газоходе 2, а затем в подъемном газоходе 3 конвективного газохода из продуктов сгорания выпадают твердые частицы, унесенные ими с поверхности кипящего слоя с мелкозернистым инертным материалом 15. Выпавшие твердые частицы направляют в зольник 19, откуда их удаляют, например, шнеком.

Организация сжигания в низкотемпературном кипящем слое водоугольного топлива с предлагаемым средством его подачи в топочную камеру в виде форсунки, установленной под острым углом к кипящему слою, приведет к относительно низким выбросам вредных веществ в атмосферу. Поскольку температура горения водоугольного топлива в этом случае составляет не более 850^oС, то термических оксидов азота образовываться не будет, так как температура их образования выше 1500^oС, наибольшая же степень связывания серы минеральными компонентами топлива наблюдается в температурном диапазоне 800-900^oС. Предлагаемое средство топливоподачи, обеспечивая улавливание и возврат уноса частиц в кипящий слой, снижает выброс твердых частиц с продуктами сгорания в атмосферу.

Предлагаемый котел может быть применен для сжигания мазута без изменения конструкции. В случае сжигания твердого топлива в качестве средства подачи топлива может быть использован пневмомеханический забрасыватель.

Предлагаемый котел сооружен с минимальными затратами металлоконструкций на полигоне НПО "Гидротрубопровод" в г. Раменское Московской обл., процесс сжигания водоугольного топлива в нем идет с небольшими выбросами вредных веществ в атмосферу с продуктами cгорания.

Котел предназначен для нагрева воды и может быть использован в системах отопления. Котел содержит топочную камеру и сообщающийся с ней конвективный газоход, трубчатые радиационные экраны, снабженные коллекторами, соединенными по периметру топочной камеры, и размещенные на стенках и потолке топочной камеры, ширмы с коллекторами, размещенные в верхней части топочной камеры, люк с крышкой, которая выполнена в виде трубчатого радиационного экрана, который соединен посредством гибких элементов с экранами, размещенными на стенках топочной камеры, средство подачи топлива и воздухораспределительную решетку с размещенными на ней кипящим слоем из частиц мелкозернистого инертного материала. Топочная камера и конвективный газоход установлены соприкасающимися между собой по всей высоте в направлении продольной оси, при этом конвективный газоход выполнен в виде сообщенных между собой в нижних частях и расположенных коаксиально опускного и подъемного газоходов, имеющих цилиндрические стенки, с вертикально размещенными в них трубами. Конструкция котла обеспечивает снижение габаритов и повышение его компактности. 2 ил.

Котел, содержащий топочную камеру с поверхностями теплосъема, снабженными верхними и нижними коллекторами и выполненными в виде размещенных на стенках топочной камеры трубчатых радиационных экранов, а также со средством подачи топлива и воздухораспределительной решеткой с размещенным на ней кипящим слоем, ширмы с коллекторами и сообщающийся с топочной камерой конвективный газоход, отличающийся тем, что кипящий слой состоит из частиц мелкозернистого инертного материала, а топочная камера и конвективный газоход установлены соприкасающимися между собой по всей высоте в направлении продольной оси, при этом конвективный газоход выполнен в виде сообщенных между собой в нижних частях и расположенных коаксиально опускного и подъемного газоходов, имеющих цилиндрические стенки, с вертикально размещенными в них трубами, на потолке топочной камеры размещен трубчатый радиационный экран с коллекторами, причем все коллекторы соединены по периметру топочной камеры, ширмы с коллекторами размещены внутри топочной камеры в ее верхней части, при этом топочная камера имеет люк с крышкой, которая выполнена в виде трубчатого радиационного экрана, трубчатые радиационные экраны, размещенные на стенках топочной камеры, соединены с трубчатым радиационным экраном крышки люка посредством гибких элементов.