КОТЕЛ КИПЯЩЕГО СЛОЯ Российский патент 2004 года по МПК F23C10/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться при создании новых и реконструкции действующих промышленных и энергетических котлов, сжигающих твердое топливо и горючие отходы.

Известен котел с кипящим слоем (А.с. СССР №1483166, кл. F 23 С 11/02. Балтян В.Н. и др. Топка. Опубликовано 30.05.89, бюл. №20), содержащий топку кипящего слоя с вводами топлива и эжекторы, направленные в устья горелок. Через горелки подается мелкая фракция топлива, и эжекторы стабилизируют его горение. При этом эжекторы охлаждаются водой.

Недостатками этой схемы являются:

- сложность эксплуатации при наличии крупных кусков золы, которые залегают на дне кипящего слоя;

- невозможность регулирования теплоотдачи от кипящего слоя к экранам топки;

- сложная конструкция охлаждаемых водой эжекторов.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, выбранному в качестве прототипа, является котел кипящего слоя (патент РФ №2170878, кл. F 23 С 10/00 от 25.05.2000 г. Валюжинич М.А. Вертикальная топка с кипящим слоем. Опубликован 20.07.2001 г.), содержащий топку кипящего слоя с вводами топлива и выводами золы и образованный экранами топочный объем с соплами вторичного дутья. При этом топочный объем образован сложно изогнутыми экранами.

Недостатками прототипа являются:

- сложность эксплуатации при наличии крупных кусков золы, которые залегают на дне кипящего слоя;

- невозможность регулирования теплоотдачи от кипящего слоя к экранам топки;

- топочный объем образован изогнутыми экранами, конструктивно сложный и не пригоден для реконструкции существующего парка котлов на сжигание топлива в кипящем слое.

Техническим результатом настоящего изобретения является упрощение конструкции, повышение устойчивости топочного процесса за счет регулирования теплоотдачи от кипящего слоя к экранам топки и упрощение эксплуатации котла, а также предложение схемы, пригодной для реконструкции существующего парка котлов на сжигание топлива в кипящем слое.

Технический результат достигается тем, что в котле кипящего слоя, содержащем топку кипящего слоя с вводами топлива и выводами золы и образованный экранами топочный объем с соплами вторичного дутья, установленный в кипящем слое, по меньшей мере, один эжектор, по предлагаемому изобретению эжекторы расположены над выводами золы и направлены на экраны.

Кроме того, предлагается эжекторы выполнить охлаждаемыми воздухом с вводами транспортирующего воздуха в нескольких сечениях по высоте.

На фиг.1 показано вертикальное сечение профиля предлагаемого котла с топкой кипящего слоя. На фиг. 2 изображен продольный разрез эжектора.

Кипящий слой 1 поддерживается воздухораспределительной решеткой 2. Воздухораспределительная решетка 2 имеет выводы золы 3 с питателями 4. Над ней расположен ввод 5 топлива, подключенный дозатором 6 к бункеру 7 топлива.

В кипящем слое 1 над выводами золы 3 установлены эжекторы 8. Воздухораспределительная решетка 2 и эжекторы 8 воздуховодами 9 через шиберы 10 подключены к вентилятору 11.

Топочный объем 12 над кипящим слоем 1 образован экранами 13 и обмуровкой, причем экраны могут быть выполнены внизу с наклонным участком 14. Сопла вторичного дутья 15 установлены на фронтовой стене в верхней части топочного объема 12 и направлены вниз, в сторону заднего экрана, под аэродинамический выступ 16 при его наличии.

Эжекторы 8 направлены на экраны 13. Регулируемая подача дутья, и, соответственно, регулируемая подача выбрасываемых эжекторами 8 частиц позволяет регулировать теплоотдачу от кипящего слоя к экранам 13 топки, что упрощает эксплуатацию котла.

Эжекторы 8 охлаждаются воздухом, их конструкция проще, чем конструкция эжекторов, охлаждаемых водой, т.к. в последнем случае требуется организация циркуляции воды. Эжекторы 8 могут иметь вводы 17 транспортирующего воздуха в нескольких сечениях по высоте.

Кроме указанных узлов котел имеет конвективные поверхности 18 нагрева, бункера 19 и каналы 20 возврата уноса и другие элементы в необходимом наборе. Стрелками условно показаны потоки: 21 - циркулирующих частиц, 22 - вторичного дутья и 23 - продуктов сгорания.

Эжекторы 8 создают потоки 21 циркулирующих частиц как в надслоевом объеме и на экранах 13, так и направленные к эжекторам 8 в самом кипящем слое 1. Циркуляционные потоки частиц в кипящем слое 1 обеспечивают сбор и удаление самых крупных кусков при расположении выводов золы 3 под эжекторами 8. При этом крупные частицы не залегают на дне кипящего слоя, устойчивость топочного процесса повышается, что упрощает эксплуатацию котла.

По предлагаемому изобретению могут реконструироваться типовые котлы с дополнительной установкой в нижней части элементов топки кипящего слоя с эжекторами 8 и сопел вторичного дутья 15.

Предлагаемый котел с кипящим слоем работает следующим образом.

Кипящий слой 1 поддерживается воздухораспределительной решеткой 2. В нем частицы золы и горящего угля, разогретые до 800-1000°С, находятся в состоянии псевдоожижения и интенсивного перемешивания за счет подачи через слой первичного дутья от вентилятора 11. Поток продуктов сгорания 23, включая мелкие частицы золы и кокса, выносится в надслоевой объем 12 и далее покидает топку через конвективные поверхности 18 нагрева. Часть выносимых частиц золы и кокса, осевшая в бункерах 19, по каналам 20 возврата уноса возвращается обратно в топку.

При работе котла топливо из бункера 7 дозатором 6 через ввод 5 непрерывно загружается с требуемым расходом в кипящий слой 1, а избыток слоя по мере необходимости выгружается питателями 4 через выводы золы 3.

Эжекторы 8 за счет подачи транспортирующего воздуха через вводы 17 создают направленные на экраны 13, регулируемые шиберами 10, потоки 21 циркулирующих частиц. Потоки 21 циркулирующих частиц и топлива распространяют топочный процесс на весь топочный объем 12, обеспечивают регулируемые шиберами 10: регулируемые теплосъем экранами 13 и охлаждение кипящего слоя 1, а также требуемый уровень температур в топке.

Особенно эффективна циркуляция частиц на наклонных участках 14 экранов 13. Сопла вторичного дутья 15, установленные на фронтовой стене в верхней части топочного объема 12 и направленные вниз на наклонный участок 14 заднего экрана, за счет потока 22 вторичного дутья усиливают сепарацию, удержание и постадийное выгорание частиц топлива, причем не только в нисходящем потоке 21 циркулирующих частиц, но и в потоке частиц уноса, поступающих в топку из бункеров 19 через каналы 20 возврата уноса.

В энергетических котлах перед выходом из топки в конвективные поверхности 18 на заднем экране 13 типично имеется аэродинамический выступ 16, который дополнительно улучшает эти эффекты и эффективность топочного процесса. Оптимальная аэродинамическая обстановка в топке настраивается шиберами 10, которые установлены в раздающих воздуховодах 9.

Циркуляционные потоки частиц в кипящем слое 1 направлены к эжекторам 8. Они обеспечивают сбор и удаление самых крупных кусков при расположении выводов золы 3 под эжекторами 8. Так как с помощью эжекторов 8 можно обеспечить регулируемую теплоотдачу и удаление крупных частиц из слоя, то устойчивость топочного процесса повышается.

В целом, применение предлагаемого котла кипящего слоя по сравнению с прототипом позволяет упростить его конструкцию, перспективно для реконструкции существующего парка котлов на сжигание топлива в кипящем слое, обеспечивает регулирование теплоотдачи и температуры кипящего слоя, повышает устойчивость топочного процесса и упрощает эксплуатацию котла.

Изобретение может использоваться при создании новых и реконструкции действующих промышленных и энергетических котлов, сжигающих твердое топливо и горючие отходы в кипящем слое. Котел кипящего слоя содержит топку кипящего слоя с вводами топлива и выводами золы, образованный экранами топочный объем с соплами вторичного дутья и, по крайней мере, один эжектор, при этом эжекторы расположены над выводами золы и направлены на экраны. Эжекторы имеют вводы транспортирующего воздуха в нескольких сечениях по высоте. Изобретение позволяет упростить и удешевить конструкцию котла, повысить устойчивость топочного процесса и упростить эксплуатацию котла. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Котел кипящего слоя, содержащий топку кипящего слоя с вводами топлива и выводами золы, образованный экранами топочный объем с соплами вторичного дутья и, по крайней мере, один эжектор, при этом эжекторы расположены над выводами золы и направлены на экраны.2. Котел по п.1, отличающийся тем, что эжекторы имеют вводы транспортирующего воздуха в нескольких сечениях по высоте.