КОТЕЛ ДЛЯ СЖИГАНИЯ ШЛАКУЮЩИХ УГЛЕЙ Российский патент 2003 года по МПК F22B31/00 F23K1/00 F22B7/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на котлах, сжигающих шлакующие угли, обладающие золой с низкой температурой плавления (типа канско-ачинских).

Известен котел ПК-39-2 блока 300 МВт с твердым шлакоудалением, Т-образной компоновки, который спроектирован для работы на экибастузском каменном угле (Орнатский А.П. и др. Парогенераторы сверхкритического давления. Киев: Высшая школа, 1980, с.70, 71, 141-144).

Согласно справочным данным (Энергетическое топливо. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991) экибастузский уголь имеет следующие плавкостные характеристики золы: температура начала деформации золы при нагревании ее в полувосстановительной газовой среде (t_A) равна 1200^oС, температура размягчения золы при нагревании ее в этих же условиях (t_B) более 1500^oС, температура жидкоплавкого состояния золы при нагревании в этих же условиях (t_C) более 1500^oС, температура нормального шлакоудаления (t_нж) равна 1600^oС и вязкость шлака, образующегося при t_нж, V_A(t)_нж, равна 20 Па•с.

Аналогичные характеристики канско-ачинских углей, например ирша-бородинского, равны соответственно t_A=1180^oС, t_B=1210^oС, t_C=1230^oС, t_нж=1300^oС и V_A(t)_нж=8 Па•с. Шлакование топок золой углей обычно начинается ниже значений температур t_С и t_нж. Приведенные значения t_C и t_нж показывают, что при сжигании топлив в котлах плавление золы экибастузского угля происходит при температуре топочных газов на 200-250^oС выше по сравнению с золой ирша-бородинского угля.

Сравнение характеристик углей показывает, что обеспечить размол и подачу ирша-бородинского угля на котел ПК-39-2 не представляется возможным, т.к. разомкнутая пылесистема с промбункером и шаровыми барабанными мельницами, рассчитанная на экибастузский каменный уголь, становится взрывоопасной и противопоказана для использования на высокореакционных бурых углях типа канско-ачинских. Кроме того, при подаче на котел шлакующих углей поверхности нагрева топки будут интенсивно зашлакованы. Определенные проблемы, связанные с обеспечением надежности работы дубль-блока, дополнительно появляются с наличием на блоке двух котлов. Указанные факторы чрезвычайно осложняют возможность перевода котла ПК-39-2 на шлакующие угли.

Наиболее оптимальным котлом, конструкция которого может быть модернизирована для сжигания шлакующих углей, является котел П-57 моноблока 500 МВт Т-образной компоновки, содержащий топку, горелки, расположенные встречно в 2 яруса, пылесистему с мельницами, поверхности нагрева на выходе из топки в виде фестона и конвективный пароперегреватель в горизонтальном газоходе (Ковалев А. П. и др. Парогенераторы. М.: Энергоатомиздат, 1985, с.310, р. 27.5).

Указанный котел не обеспечивает надежный размол и сжигание шлакующих углей с сухим шлакоудалением переводом его на жидкое шлакоудаление.

Задачей данного изобретения является обеспечение надежности работы котла при сжигании шлакующих углей в режиме жидкого шлакоудаления, повышение температуры в ядре горения, обеспечение сушильной производительности и надежности пылесистемы по условиям взрывобезопасности, снижение отвода тепла из ядра горения, повышение надежности работы поверхностей нагрева.

Поставленная задача решается тем, что котел Т-образной компоновки содержит топку, горелки, расположенные встречно в 2 яруса, пылесистему с мельницами, поверхности нагрева на выходе из топки в виде фестона и конвективный пароперегреватель в горизонтальном газоходе, мельницы выполнены молотковыми, а горелки - вихревыми, пылесистема включает центробежные сепараторы, причем между центробежными сепараторами и вихревыми горелками установлены отделители влаги с возможностью отделения 50...90% отработанного сушильного агента за счет использования вращательного движения пылегазовоздушной смеси в центробежных сепараторах.

Отделенную часть сушильного агента направляют в зону топки, расположенную на 1...4 м выше уровня второго яруса вихревых горелок.

Котел, кроме того, снабжен дымососами газовой рециркуляции и отбором газов с температурой 500...700^oС для дополнительной газовоздушной сушки, а также снабжен экранами, на поверхность которых по периметру топки наносят теплоизоляционное покрытие, выступающее от края первого и второго ярусов вихревых горелок на 0,5...1 м.

В верхней части топки установлены дополнительные поверхности нагрева в виде разреженных ширм, обеспечивающие требуемый температурный уровень бесшлаковочной работы конвективного пароперегревателя не более 900^oС.

На чертеже изображен котел П-57 на 500 МВт Т-образной компоновки, продольный разрез.

Котел Т-образной компоновки содержит топку 1, вихревые горелки 2, расположенные встречно в два яруса, пылесистему с молотковыми мельницами 3 и центробежными сепараторами 4 и пылепроводы 5. На выходе из топки 1 расположены поверхности нагрева в виде фестона 6, конвективный пароперегреватель 7 в горизонтальном газоходе.

Между центробежными сепараторами 4 и вихревыми горелками 2 установлены отделители 8 влаги с возможностью отделения 50...90% отработанного сушильного агента за счет использования вращательного движения пылегазовоздушной смеси в центробежных сепараторах 4.

Для подачи отделенной части сушильного агента в зону топки 1, расположенную на 1...4 м выше уровня второго яруса вихревых горелок 2, установлены сбросные сопла 9, к которым подключены влагоудаляющие трубопроводы 10.

Для дополнительной газовоздушной сушки котел снабжен дымососами 11 газовой рециркуляции с газозаборными шахтами 12 и отбором газов с температурой 500...700^oС.

Для создания необходимых температурных условий жидкого шлакоудаления с повышением температуры в ядре горения на поверхность экранов топки 1 котла в этой зоне по ее периметру нанесено теплоизоляционное покрытие 13, выступающее от края первого и второго ярусов вихревых горелок 2 на 0,5...1 м.

Для того чтобы обеспечить требуемый температурный уровень бесшлаковочной работы конвективного пароперегревателя 7 на уровне не более 900^oС, в верхней части топки 1 установлены дополнительные поверхности нагрева в виде разреженных ширм 14.

Котел работает следующим образом. Шлакующий уголь с легкоплавкой золой подается в молотковые мельницы 3 котла, туда же подводятся горячий первичный воздух и топочные газы с температурой 500...700^oС с помощью дымососов 11 газовой рециркуляции, что повышает сушильную производительность мельниц 3. После сушки и размола угля угольная пыль в смеси с отработанным сушильным агентом поступает в центробежные сепараторы 4, которые обеспечивают выдачу из него расчетной тонкости помола, например для бурого угля R90=40...60% (R90 - остаток пыли на сите 90 микрон).

Далее пылегазовоздушная смесь подается в отделители влаги 8, в которых часть отработанного сушильного агента в количестве 50...90% по влагоудаляющим трубопроводам 10 поступает в сбросные сопла 9, расположенные в топке 1 на расстоянии 1...4 м выше уровня второго яруса вихревых горелок 2, а готовая пыль с остатком сушильного агента 10...50% по пылепроводам 5 поступает через вихревые горелки 2 в зону ядра горения, обеспечивая повышение температуры в этой зоне топки 1 и ускорение оплавления золы. Температура в ядре горения повышается также за счет того, что в зоне ядра горения по периметру топки 1 наносится теплоизоляционное покрытие 13, выступающее от края первого и второго ярусов вихревых горелок 2 на 0,5...1 м.

В результате повышения температуры в ядре горения за счет отделения влаги и сброса ее за пределы ядра горения, а также нанесения на экраны топки 1 теплоизоляционного покрытия 13 температура горения пыли возрастает до уровня, при котором обеспечивается надежное оплавление золы и вытекание жидкого шлака в низ топки 1. При этом топочные газы с более высокой температурой поднимаются в верх топки 1, где охлаждаются в установленных в ее верхней части дополнительных поверхностей нагрева в виде разреженных ширм 14, обеспечивая требуемый температурный уровень бесшлаковочной работы конвективного пароперегревателя 7 не более 900^oС.

Таким образом, данное изобретение позволяет повысить качество сушки топлива и надежность работы мельниц 3, достичь температурного уровня в топке 1, необходимого для перевода котла на жидкое шлакоудаление, организовать бесшлаковочную работу конвективного пароперегревателя 7 и разрешить техническую проблему сжигания шлакующих углей.

Изобретение может быть использовано на котлах, сжигающих шлакующие угли, обладающие золой с низкой температурой плавления. Котел Т-образной компоновки содержит топку, горелки, расположенные встречно в 2 яруса, пылесистему с мельницами, поверхности нагрева на выходе из топки в виде фестона и конвективный пароперегреватель в горизонтальном газоходе, мельницы выполнены молотковыми, а горелки - вихревыми, пылесистема включает центробежные сепараторы, причем между центробежными сепараторами и вихревыми горелками установлены отделители влаги с возможностью отделения 50...90% отработанного сушильного агента за счет использования вращательного движения пылегазовоздушной смеси в центробежных сепараторах. Отделенную часть сушильного агента направляют в зону топки, расположенную на 1...4 м выше уровня второго яруса вихревых горелок. Котел снабжен дымососами газовой рециркуляции и отбором газов с температурой 500...700^oС для дополнительной газовоздушной сушки, а также снабжен экранами, на поверхность которых по периметру топки наносят теплоизоляционное покрытие, выступающее от края первого и второго ярусов вихревых горелок на 0,5...1 м. В верхней части топки установлены дополнительные поверхности нагрева в виде разреженных ширм, обеспечивающие требуемый температурный уровень бесшлаковочной работы конвективного пароперегревателя не более 900^oС. Изобретение позволяет обеспечить надежность работы котла при сжигании шлакующих углей в режиме жидкого шлакоудаления. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Котел Т-образной компоновки, содержащий топку, горелки, расположенные встречно в 2 яруса, пылесистему, поверхности нагрева на выходе из топки в виде фестона и конвективный пароперегреватель в горизонтальном газоходе, отличающийся тем, что мельницы выполнены молотковыми, а горелки - вихревыми, пылесистема включает центробежные сепараторы, причем между центробежными сепараторами и вихревыми горелками установлены отделители влаги с возможностью отделения 50...90% отработанного сушильного агента за счет использования вращательного движения пылегазовоздушной смеси в центробежных сепараторах.2. Котел по п.1, отличающийся тем, что отделенную часть сушильного агента направляют в зону топки, расположенную на 1...4 м выше уровня второго яруса вихревых горелок.3. Котел по п.1, отличающийся тем, что снабжен дымососами газовой рециркуляции и отбором газов с температурой 500... 700°С для дополнительной газовоздушной сушки.4. Котел по п.1, отличающийся тем, что снабжен экранами, на поверхность которых по периметру топки наносят теплоизоляционное покрытие, выступающее от края первого и второго ярусов вихревых горелок на 0,5...1 м.5. Котел по п.1, отличающийся тем, что в верхней части топки установлены дополнительные поверхности нагрева в виде разреженных ширм, обеспечивающие требуемый температурный уровень бесшлаковочной работы конвективного пароперегревателя не более 900°С.