Топка кипящего слоя и способ ее работы Советский патент 1984 года по МПК F23C10/04 

11 Изобретение относится к знергетике и может быть использовано для сжигания и газификации твердого топлива в теплоэнергетических установказс и в устаковкак хиш-;ческай промьшшенностиИзвестна топка с кипящим слоема содержащая вертикальную топочную камеру с соплами вторичного дутья,; секционированную неподвижньми прозальными решетками, установленными над соплами вторичного дутья, размещенные на решетках слои гранулированной инертной засыпки и расположе ные над топочной камерой колосниковую решетку, шламосборник и патрубок отвода топочных газов 11, Недостатком указанной топки является относительно низкое качество газификации и сжигания твердого топл ва. Известна также топка кипящего сло содержащая вертикальнук) камеру,, снаб женную охлаждающими рубашками и селе ноидами и разделенную по высоте на секции посредством провальных: решето на которых размещена гранулированная инертная засыпка vis ферромагнитного материала5 и расположенные под камерой колосниковую решетку, шламосборник и патрубок отвода тогючньк газов 2, Недостатком известной топки является относительно низкая производительность, Известен способ работы топки кипя щего слоя путем предварительного дробления твердого топлива в слое инертной засьшки путем наложения кг: нее импульсного магнитного поля, а в периодах между импульсами - переменного магнитного поля с напря-женностью, равной по крайней мере коэрцитивной силе материала засьшки предварительного подогрева топлива, частичного сжигания, газификации во взвешенном состоянии и окончательного сжигания в топочном объеме С 21, Недостатком известного способа работы топки кипящего слоя является также относительно низкая :Г роизвод11™ тельностьо Целью изобретения, является повышение производительности, . Указанная цель достигается тем, что в топке кипящего слоя, содержаще вертикальну о камеру снабженную ох1лаждающими рубашками и соленондаки и разделенную по высоте на секции посредством провэ..льных решеток, на кс.,-орьк ра 1ме1дена гранулированная яЫЭртыгя засыпка из ферромагнитного матерк:ала, и расположенные под камерой колосниковую решеткуэ шламосборнкк и патрубок отвода топочных газовs каждая секция камеры дополнительно разделена концентрично расположенны -1И перегородками на участки сжигания предварительного подогрева и газификации топлива, снабженные автономными coлeнoидa ш. Указанна.ч п.ель достигается тем,, что согласно способу работы топки ки:пящего слоя путем предварительного дробления твердого топлива в слое инертной засыпки путем наложения на нее импульсного магнитного поля, а в периодах между импульсами - переменного магнитного поля с напряженностью, равной по крайней мере коэрцитивной силе материала засьшки, предварительного подогрева топлива, частичного сжигания5 газификации во взвешенном состоянии и окончательного с шгания в топочном объе:ме5 переменное магнитное поле -в периодах кглоду имп-ул:ьсами периодически прерьзвагат к в момент перерывов на слой инертной засыпкк дополнитетгьно накладывают постоянное маг:антмое поле. На фиг.1 представлена предлагаемая IGiiKa кипящего слоя, на фиг 2 разрез .А.-А на фиг и, на - разрез Б---Б на фиг „ 1:; на фиг о 4 -разрез В-В фиг, 2. Топ:ка кипящего слоя со.держ:ит вертикальную камеру 1 снабженную охлаждающими рубашками 2 и 3 и соленоидами 4-7 и разделенную по высоте на секции посредством провальных решеток на которых размещена гракулкрозанная инертная засыпка 12 из ферромагнитного материала,, и располо::{сенные под камерой 1 колосниковую решетку, шламосборник (не показаны) и патрубок 13 отвода топочных газов. Ка:;кдая секция камеры 1 дополг-мтельно разделена концентрично расположенньми перегородками 14-16 на зоны с:«иганиЯ5 предварительного подогрева, и газификации тогшива соот Евтственноэ снабженные автономными соленоидаш- 20--22, В верхней части корпуса 1 размещена провальная газораспредепительнай 23, подклю31ченная к коллектору 24 и патрубку 25 цля подачи воздуха, а снаружи эта часть охвачена электронагревател ми 26 .}1ад слоями засыпки 2 разме1це1-ш слои твердого топлива 27, Газораспределительная провальная решетка 9 своими полыми трубками с отверстиями соединена с коллекторо 28 и патрубком 29 для подачи воздуха Аналогичная решетка размещена ниже и ее полые элементы связаны с коллек тором 30 и патрубком 31.для подвода в него воздуха. В зоне 19 газификаци твердого топлива полые элементы паро распределительной решетки 10 связаны с коллектором 32, в который через патрубок 33 подается пар. В зоне окончательного сжигания, газификации и дробления топливных остатков полые элементы решетки 11, распределяющей паровоздушную смесь, соединены с обпщм коллектором 34, в который через патрубок подается паровоздушная смес На выходе из зоны 18 предваритель ного нагрева твердого топлива в зону 19 его газификации имеется гидравлический затвор в виде коронки 35 с патрубком 36, слоем стальных шаров 37, поддерживаемых решеткой 38, находящемся в дополнительном корпусе 39, охваченном соленоидом 40, Под гидравхшческим затвором имеется коллектор 41 и патрубок 42 для отвода продукта газификации. Под зоной газификации размещена зона окончательного доясигания и газификации топлив ных остатков, содержащая воронку 43 и патрубок 44 для отвода топливт ных газов в зону их окончательного дожигания, При необходимости в этой зоне ведется полное дожигание топлив ных остатков, и тогда часть тепла утилизируют, нагревая воду, проходящую через охлаждающую рубашку 3 трубчатого теплообменника, охватывающего корпус 45, находящийся внутри соленоида 46. Снаружи камера 1 покры та теплоизоляцией 4.7, Топка кипящего слоя работает следующим образом. Предварительно раздробленное твер дое тогшиво 27 поступает в камеру 1, предварительно подогреваясв воздухом, нагретым при утилизации тепла топочного и водяного газов, птэохопяшим через патрубок 25, коллектор 24j полые элементы газог)аспрепелительной рещетки 23. В период пуска топки осу 75 & ществляют также иредБарите/гьрл .й подогрев твердого топлива до температуры f --. порядка 501.. С электрскагревателян -: 25 5 которые Н;1 ключаюг после ;vy топкн, Количестзо твердого топлива, подаваемого в единицу зреме -;и, задается частоте и напряженностью импульсов магнитного поля соленоида. В камере 1 твердс е топливо воспламеняется.. Частицы твердого топлива 27 могут яметь размеры до 10-15 мм. Размеры шаров засыпки 12 состазлягот 2530 мм. В промежутках между зя-ллантгрозанньм отводом опраделекного ко.чи-чества твердо.го топлива 27 из верхней в нил;ни о секцию на слой шарок засыпки 12 налагают одноврег.еннл т остояиное и иь пульсное магнитные поля В этом случае слои шаров колеблется как одно целое с частотой гк-.тпульсов магнитного пояя (ruajTb; сцеплены между собой силамипотокосцзплйния), а частицы твердого топлива не проналивают-ся через этот слой; а образуют над КИМ зиброкипггщий слой.; интенсивно при этсм перемеиплваясь, Возду -с. подаваемый через г:а-лру5ок 29, коллектор 28, полые элемент- - репетки 9,, слой шаров,, о:хлч:::;цая их и долол1 итепько нагрзБаясь, lOC;. упает в гиСрокмггящий слой тверцс:о оч-илива, в котором идет его ropeHiie. Часть вьще:1яе юго в процессе горения гепла расходуется н ;1арообразон;5нт-е в Сллаждаюг пх рубапжах 2,. Другая часть тепла передается через : етягищчаскую стенку корпуса„ выполяеккую нз нсмагнитипн стали :apки тьерломз перед поступление;-. его на гай:;4я;каиню .; образом, за с-чет отвода тепла температура в гопк-а поддерживается на уровне 800--S5G С. Слои твердого топлива, которьи-: передается тепло, находятся Е состоянтги вибро-кипения. Поскольку на. поверхности твердого топлива появляется расплавленный плак, препятствующий диффузии кислорода к еще ие сгоревшей части твердого топлива, то иеобхсдггМО дроблением его создать а.ктпвну поверхность частиц этого топлива и оживить процесс горениЕ, что и делается путем . постоянного и включения переменного магнитного поля, в результате чего шары начинают интенсивно двигаться относительно дру.г другаS пропуская через себ.я и дробя частицы твердого топлива.,

S1

Таким образом, часть слоя частиц твердого топлива отводится в нижележащую секцию, тогда как в верхнюю при наложении на слой шаров одновременно импульсного и постоянного магнитных полей поступает новая порция твердого топлива5 которая, перемешиваясь в виброкипящем слое, быстро нагревается и воспламеняется. Одновременно с отводом твердого топлива из верхней в нижнюю секцию идет отвод топлива из аналогичных секций. Причем третья секция (сверху вниз) снабжена газораспределительной решеткой, через которую в слой твердого топлива поступает воздух, дополнительно его окисляя. Одновременно этот воздух служит для охлаждения стальных шаров, поскольку температура твердого топлива в этой секции может приближаться к точке Кюри материала шаров.

Между зоной предварительного подогрева твердого топлива и его газификации имеется гидравлический затвор. В зоне газификации твердого топлива сквозь слой его частиц пропускают пар, в результате чего образуется смесь газов Hjg+CO,. кото56

рые отводятся потребителю через коллектор 41 и патрубок 42. Посконьку процесс газификации тверлого топлива идет с поглощением тепла, топостоянная температура процесса, порядка 850 С, поддерживается за счет подвода тепла. Остатки твердого топлива дробятся шарами, приводимы ми в хаотическое и вибрационное движение импульсным магнитным полем, и дожигаются внутри корпуса 45. При этом топливные газы отводятся через патрубок 44 в зону утилизации тепла, где осуществляется подогрев воздуха, подаваемого в камеру сжигания и частичного окисления топлива.

Таким образом, то, что, каждая секция камеры дополнительно разделена концентрично расположенными перегородками на участки сжигания, предварительного подогрева и газификации топлива, снабженные автономными соленоидами, а также то, что при работе топки переменное магнитное поле в периодах между импульсами периодически прерьтают и в момент перерывов на слой инертной засьшки дополнительно накладывают постоянное магнитное поле, позволяет повысить производительность ..

1. Топка кипящего слоя, содержащая вертикальную камеру, снабженную охлаждающими рубашками и соленоидами и разделенную по высоте на секции посредством провальных решеток на которых размещена гранулированная инертная засьшка из ферромагнитного материала, и расположенные под камерой колосниковую решетку, пшамосборник и патрубок отвода топочных газов, отличающаяся тем, что, с целью повьшения производительности, каждая секция камеры дополнительно разделена концентрично расположенными перегородками на участки сжигания, предварительного -подогрева и газификации топлива, снабженные автономными соленоидами. 2. Способ работы топки кипящего слоя путем предварительного дробления твердого топлива в слое инертной засыпки путем наложения на нее импульсного магнитного поля, а в периодах между иьшульсами - переменного магнитного поля с напряженностью, равной по крайней мере коэрцитивной силе материала засьшки, предварительного подогрева топлива, частичного i сжигания, газификации во взвешенном состоянии и окончательного сжигания (Л в топочном объеме, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения производительности, переменное магнитное поле в периодах между импульсами периодически прерывают и в момент перерывов на слой инертной засыпки дополнительно накладывают постоянное магнитное поле.