Топка с кипящим слоем и способ ее работы Советский патент 1983 года по МПК F23C10/18 

Изобретение относится к Энергёгик И может быть использовано для сжигания и газификации твердого топлива в теплоэнергетических установках и в установках химической промышленности. . Известна топка с пиброкипящим слоем, содержащая вертикальную топочную камеру с соплами вторичного дутья И расположенные под топочной камерой подвижную колосниковую решетку, шламосборник и патрубок для отвода топочных газов Ij, Недостатком т-опкй гвлЯется сложность герметизации топочной камеры и рС шетки в условиях высоких температур, необходимость иметь высокое гидравлическое сопротивление подвижной колосниковой рец)етки с тем, чтобы обеспечить равномерное распределение воздуха по горизонтальному сечению топочной камеры. В противном случае возможен локальный перегрев слоя, Ллавлеиие золы и забивание Отверстий шетки рпсплавленным шлаком. Другой недостаток этого устройства состоит в том, что в нем имеются потери , связанные с уносом его пь левидных частиц, для преодоления которого приходится возвращать унос в отдельный дожигательный псевдоожижённый слой. Известна также топка с кипящим елоем, содержащая вертикальную топочную камеру с соплами вторичного дутья, секционированную неподвижными провальными решетками, установленными над соплами вторичного дутья, размещенные на решетках слои гранулированной инертной засыпки и расположенные над топочной камерой подвижную колосниковую реЩетку, шламосборник и патрубок отвода топочных газов 2J. Однако данная топка характеризуется относительно низким количеством газификации и сжигания твердого топлива. Целью изобретенкя повышение интенсивности газификации и сжигания твердого топлива. Указанная цель достигается тем, что в топке с кипящим слоем, содержащей вертикальную тошэщую камеру с соплами вторичного ; дутья, секционированную неподВИЖНЫМ1И провальными решетками, устаковленйЪми над соплами вторичного дутья, размещенные на решетках слои гранулированной инертной засыпки и расположенные под топочной камерой подвижную колосниковую решетку, шламосборник и патрубок отвода топочных газов, топочная камера снабжена охватывающими ее охлаждающими кожухами, соленоидами и вихревыми камерами, последние из которых размещены в зоне сопел вторичного дутья, а внутренняя поверхность кожухов и внешняя поверхность топочной, камеры снабжe fы плоскими спиральными ребрами, причем витки соленоидов расположены на поверхности упомянутых ребер, а засыпка выполнена из ферромагнитного материала, преимущественно кобальтовой стали. Кроме того,; в топке с кипящим слоем гранулы засыпки имеют сферическую форму. Провальные решетки выполнены из немагнитного материала. В топке сопла вторичного дутья выполнены в виде параллельно установленных перфорированных труб. Сопла вторичного дутья выполнены в виде образованных замкнутыми перфорированными трубками концентрических колец. Сопла вторичного дутьй выполнены в виде полых перфорированных пластин, Указанная цель достигается тем, что согласно способу работы топки, включающему предварительное дробление топлива, его предварительный подогрев, частичное сжигание, газификацию во взвешенном состоянии и сжигание в объеме топочной камеры, одновременно с подогревом твердого топлива осуществляют его дополнительною дробление путем наложения на гранулы засыпки импульсного магнитного поля с частотой 3-10 Гц и продолжительностью импульсов 0,01-0,03С, а а в перерывах между импульсами - переменного магнитного поля с напряженностью, величина которой не меньше коэрцитйййой силы ферромагнитного материала засыпки, после подогрева путем сов дания восходящего потока воздуха Отделяют пылевидную cocfaвляющyю топлива с последующим ее сжиганием в вихревых камерах с образованием в объеме охлаждающего кожуха сухого водяного пара, причем топочный газ из вихревых камер подают на сжигание в объеме топочной камеры совместно с сухим водяным паром. На чертеже представлена предлагаемая топка, продольный разрез. Топка с кипящим слоем содержит вер-, тикальную топочную камеру 1 с соплами 2 вторичного дутья, секционированную неподвижными провальными рещетками 3, установленными над соплами 2 вторичного дутья (на фиг. I неподвижные провальные решетки и сопла вторичного дутья совмещены в общий узел), размещенные на решетках 3 слои гранулированной инертной засыпки 4 и расположенные под топочной камерой i подвижную колосниковую решетку 5, шламосборник 6 и патрубок 7 отвода топлива газов. Топочная камер.а 1 снабжена охватывающими ее охлаждающими кожухами 8, 9 и 10, соленоидами 11, 12 и 13 и вихревыми камерами 14, 15 и 16, последние из которых размещены в зоне сопел 2 вторичного дутья, и внутренняя поверхность кожуЛов 8, 9 и 10 и внешняя поверхность топочной камеры 1 снабжены плоскими спиральными ребрами 17, причем витки соленоидов И, 12 и 13 расположены на поверхности упомянутых ребер 17, а засыпка 4 выполнена из ферромагнитного материала, преимущественно кобальтовой стали. ,X Гранулы засыпки 4 имеют сферическую форму, а провальные решетки 3 выполнены из немагнитного материала. Сопла 2 вторичного дутья выполнены либо в виде параллельно установленных перфорированных труб, либо в виде образованных замкнутыми перфорирован1 ыми трубками концентрических колец, либо в виде полых перфорированных пластин. Сопла 1 вторичного дутья соединены с коллекторами 18. Витки соленоидов II, 12 и 3 прикреплены к ребрам 17 через паронитовые кольца хомутами {не показаны). Охлаждающие кожухи 8, 9 и 10 имеют входные патрубки 19, 20 и 2 для подвода воды и патрубки 22, 23 и 24 для отвода пара. Внутри топочной камеры 1 размещен перфорированный магнитопровод 25, являющийся одновременно теплообменной поверхностью, а в верхней ее части размещен бункер 26 с твердым топливом. Коллекторы 18 связаны газоходами 27 с общим коллектором 28. Под колосниковой рещеткой 5 установлено устройство 29 для улавливания золы, а над ней разме1цен псевдоожиженный слой 30 промежуточного теплоносителя с подпружиненными в него штыревыми теплообменниками 31. Топка ра ботает следующим образом. Твердое топливо из бункера 26 поступает в топочную камеру 1. Если магнитное поле соленоидов 11, 12 и 13 отключено, а слой ферромагнитных тел перекрывает проход кусками угля в направлении сверху вниз, провал угля через решетки 3 невозможен. Как только включаются соленоиды 11, 12 и 13, создающие импульсное магнитное поле, ферромагнитные тела приводятся в интенсивное колебательное движение. Слой частиц твердого топлива приводится в вибропсевдоожиженное состояние. Расстояние между ферромагнитными телами изменяется с частотой магнитного поля, так, что они непрерывно соударяются между собой с частотой импульсов, причем верхниещары внедряются в слой угля и, падая вниз, в интервале между импульсами соударяются с нижними, шарами, находящимися .в области более высокого значения силы поля. Кроме того, ферромагнитиые тела (шары) испытывают радиальные боковые) соударения. В результате всего этого куски угля интенсивно перемалываются шарами, а скоость провала твердого топлива через сЛой вибрирующих и соударяющихся между Собой ферромагнитных, тел зависит от частоты импульсов магнитйогЪ поля. Следует отмстить, что дозирование и дробление возможны лишь при условии, если ферромагнитные тела не сцеплены собой силами F B S/2/«e, где В - индукция, S - площадь контакта между телами, и не образуют ориентированные вдоль магнитных силовых линий конгломераты и полость &доль центральной оси соленоида, свободную от ферромагнитных тел. Для того, чтобы шары не сцепились между собой нужно ограничить число импульсов магнитного поля в секунду (частоту поля) и длительность импульсов. Тогда за врелчя действия импульса ферромагнитные тела (в частности шары) не успевают сцепиться друг с другом и продолжают движение по инерци11 в интенвале между импульсами, полностью р&зориентируясь относительно направления, магнитных силовых линий. Ферромагнитиые тела совершают в этом случае свободное движение лишь при условии, если они выполнены из магнитомягкого материала. Но ,это условие трудно выполнить, если нужна высокая точка Кюри их материала и значительная твердость мелющих ферромагнитных тел, достигаемая . соответствующей термообработкой, когда эти тела могут обладать значительным остаточным магнетизмом и сцепливаться между собой в интервале между импульсами магнитного поля. Чтобы этого не произошло, необходимо на слой ферромагнитных тел одновременно с импульсным магнитным полем налагать переменное магнитное поле, размагничивающее эти тела в интервале Между импульсами или приводящее их во врапхательное движение с частотой переменного поля. После первой секции раздроблеиное твердое топливо проваливается между рядами сопел 2 для подачи воздуха. Пылевидные частицы топлива уносятся из слоя угля в, камеры 14, 15 и 16, закручиваются в тих камерах и сгорают. Угольная пыль-в камерах- 14, 15 и 16 поджигается газовым фитилем (за счет сжигания горючего газа). Часть тепла, выделенного при сжигании пылевидного топлива, идет на генерацик) пара, при подаче воды через патрубки 19, 20 и 21 в охлаждающие кожухк 8, 9 и 10. Одновременно часть тепла отводится через стенки камеры I и идет на нагрев твердого топлива, образующего над соплами 2 псевдоожиженный слой и .проваливаюпХёгося между ними. В период розжига топки во второй ее секции с помощью электрического разряда зажигается газовый фитиль и смесь горю eгo газа -с воздухом, нагревает уголь до температуры его воспламенения. Одновременно сжигается угольная пыль. В третьей секции происходит дополнительный вдув воздуха и окончательное дробление и ежи

I. Топка с кипящим слоем, содержащая вертикальную топочную камеру с соплами вторичного дутья, секционированную неподвижными провальными рещетками, установленными над соплами вторичного ду-: тья. размещенные на решетках слон гранулированной инертной засыпки и распо,поженные под топочной камерой подвижную колосниковую решетку, шламосборник и патрубок отвода топочных газов, оглмчающаяся тем. что. с целью повышения интенсивности газификации и сжигания твердого топлива, топочная камера снабжена охватывающими ее охлаждающими кожухами, соленоидами и вихревыми камерами,, последние из которых размещены в зоне сопел вторичного дутья, а внутренняя поверхность кожухов и внешняя поверхность топочной камеры снабжены плоскими спиральными ребрами, причем витки соленоидов расположены на поверхности упомянутых ребер, а засыпка выполнена нз ферромагнитного мат€рнала. преимущественно Кобальтовой стали. 2. Топка по п. I, отличающаяся тем. что гранулы засыпки имеют сферическую форму.. 3.ТопКа по пп. 1 и 2, огличающаясягем, что провальные решетки выполнены из немагнитного материала. 4.Топка по nh. I-3, отличающаяся тем. что сопла вторичного дутья выполнены в виде параллельно установленных перфорированных труб. 5.Топка по пп. 1-3, отличающаяся тем, что сопла вторичного дутья выполнены в виде образованных замкнутыми перфорированными трубками концентрических колеи. 6.Топка по пп. -, отличающаяся тем, что сопла вторичного дутья выполнены в виде полых перфорированных пластин. 7.Способ работы топки с кипящим слоем, включающий предварительное дробление топлива, его предварительный подогрев, частичное сжигание, газификацию во взве(Л шенном состоянии и сжигание в объеме топочной камеры, отличающийся тем, -что, с целью повышения интенсивности газификации и сжигания топлива, одновременно с подогревом твердого топлива осуществляют его дополнительное дробление путем наложения на гранулы засыпки импульсного магнитного поля с частотой 3-10 Гц и продолжительностью импульсов 0,01 - 0,03 с. а в перерывах между импульсами - 00 переменного магнитного поля с напряженСП ностью, величина которой не меньше коэрСО со со цитивной силы ферромагнитного материала засыпки, после подогрева путем создания восходящего потока воздуха отделяют Пылевидную составляющую тодлива с после- . дующим ее сжиганием в вихревых камерах с образованием в объеме охлаждающего кожуха сухого водяного пара, причем топочный газ из вихревых камер подают на сжигание в объеме топочной камеры совместно с сухим водяным паром.