Тепловой агрегат Советский патент 1986 года по МПК F23C1/12 F23C9/06 

1

Изобретение относится к тенлоэне)згети- кс, а именно к устройствам для сжигания тонлива при осуществлении различных технологических нроцессов.

Цель изобретения - повышение эффективности использования пылевидного вещест ва путем обеспечения его пневмотранспорта и защиты окружающей среды.

На фиг. 1 изображена схема теплового агрегата; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Тепловой агрегат содержит камеру сго,рапия (факе;1ьная призматическая топка, цилиндрическая, аэрофоитанпая -топка, камера сгорания со взвешенным слоем катализатора или др.) с устройствами 2-4 подготовки и подачи газообразного или жид- кого тонлива, пылевидного вещества (топлива, теплоносителя, катализатора,реагента, присадки, обрабатываемого материала или др.) и окислителя {возл1уха, обогап1епного воздуха, кислорода или др.), теплоисполь- зующую установку 5 (водоподогреватель, парогенератор, камера термообработки дисперсных материалов, супшлка, технологическая или металлургическая печь или др.), блок утилизации тепла топочных газов, имеющий теплообменник 6 и подогреватель

7окисли 1 еля, тепломассообменпик 8 с трехходовыми управляемыми клапанами 9 и 10, контур 11 циркуляцин пылевидного вещества, циркуляционный вентилятор 12 и отсасы- ваюии-1Й вентилятор (димосос) 13. Тепломас- сообменник 8 содержит кожух 14, в кото- ром размещен пучок пористых труб, разделенный на параллельпые секции 15 li 16, соединенные через распределительные камеры 17-20 с газоходами 21 и 22 подачи окислителя и отвода отходящих газов.

8нижней части межтрубного нространства теи. юмассообменника 8 размещен пылесбор- ник 23 с расположенным в его основании щнековым устройством 24. Тенломассооб- менник 8 снабжен вход1Пм.м 25 и выходным

26 патрубками для подачи и отвода пыле- газового потока из его межтрубного прост- рапства, а также управляющими приводами 27 и 28 трехходовых клапанов 9 и 10. На выходе теплового агрегата установлена дымовая труба 29.

Тепловой агрегат работает следуюппчм образом.

В камеру 1 сгорания устройством 2 подготовки и подачи тонлива подается кое или газообразное топливо, устройством 3 подается пылевидное вещество (тонлнво, катализатор, реагент или обрабатываемый .материа- О. Но контуру 11 циркуляции в камеру 1 сгорания подается также Н1 1лега- зовый поток, обогащеппый в тепломассооб- меннике 8 окис.чнте.мем.

Энергия образующихся в камере 1 его- рания топочных газов потребляется в тенло- - использующей установке 5 для подогрева теплофикационной воды, нарогенерацип.

1213308

0

5

0

5 5

0

5

5

0

5

0

термообработки дисперсных материалов, сущ ки, проведения металлургических, химических или других технологических процессов. Она нреимуплественно устанавливается в контуре 11 циркуляции между камерой 1 сгорания и тепломассообменником 8.

Отобранные топочные газы из теплоис- пользующей установки 5 io входному патрубку 25 поступают в межтрубное пространство тенломассооб.мепника 8. Вместе с топочными газами в тепломассообмеьшик 8 выносится и мелкодисперсная, пеотделивщаяся в хвостовой части установки 5 твердая фаза. Таким образом в межтрубное пространство тепломассообменника 8 поступает пылегазовый поток отработанных топочных газов.

Нротивотоком по газоходу 21 подачи окислителя в трубпое пространство устрой- CTEiOM 4 (вентилятором) подается окислитель, предварительно подогретый в подогревателе 7 окислителя блока утилизации за счет теп;1а выбрасываемых в дымовую трубу 29 ОТХОДЯ1ЦИХ газов. Трехходовые клапаны 9 и 10 попеременно переставляются управляю- П1ИМИ приводами 27 и 28 с заданной частотой. Например, в .момент, показанный на фиг. , клапан 9 открыт в сторону рас- нределительной камеры 17, а клапан 10 открыт в сторону расп 1еделительной камеры 20. При этом под действием напора вептилятора давление в секции 16 подпи- мается, и часть окислителя через пористые стенки труб переходит в трубное прост ранство тепло.массообменника 8, где свободно движется противотоком пылегазовый поток то 1очпых газов. Продукты сгорания из межтрубного пространства отсасываются через пористые стенки труб секции 15 в распределительную камеру 20, газоход 22, тенлообмепник 6 и подогреватель 7 окислителя под действием разрежепия, создаваемого дымососом 13. В сг1едуюи1ий момент приводы 27 и 28 переставляют трехходовые клапапы 9 и 10 в положение, указанное на фиг. 1 пггриховымп линиями. В этом случае повышается давление окислителя в секции 15, и часть окислителя через пористые стенки труб переходит в межтрубное пространство теиломассообменника 8, где свободно движется противотоком ны- легазовый ноток тоноч1Пэ х газов. Продукты сгорания из межтрубного пространства отсасываются через пористые стенки труб секции 16 в распределительную камеру 18, газоход 22, теплообменник 6 и подогреватель 7 окислителя под действием разрежения, создаваемого дымососом 13.

Таким образом, за время противоточ- ного прохождения потоков в тенломассо- обмепнике 8 осуществляется за счет перестановки управляемых трехходовых клапанов 9 и 10 ряд знакопеременных обменов газовой фазой из трубного пространства 16 в межтрубное пространство, из

него в трубное пространство секции 15 и наоборот.

Через пористую стенку каждой трубы в течение нолупериода определенная норция газовой фазы потока окислителя из трубного пространства с более высокой концентрацией кислорода, более, низкой концентрацией продуктов горения и меньшей температурой проходит в межтрубное пространство, где движется пылегазовый поток топочных газов с меньшей концентрацией кислорода, большей концентрацией продуктов горения и более высокой температурой. Причем эта порция окислителя, проходя через пористую стенку, нагревается за счет накопленного ранее ею тепла. Сама стенка при этом несколько о.хлаждается, В пылегазовый поток топочных газов в межтрубном пространстве попадает таким образом из трубного пространства порция газовой фазы с большей, чем в нем, концентрацией кислорода, меньшей концентрацией продуктов горения и температурой большей, чем температура газовой фазы окиспителя в трубном пространстве, т. е. несколько подогретая.

В следующий полупериод через пористую стенку каждой трубы определенная порция газовой фазы пылегазового потока топочных газов из межтрубного пространства с более высокой концентрацией продуктов горения, более низкой концентрацией кислорода и более высокой температурой проходит в трубное пространство, где движется газовый поток окислителя. Причем эта порция газовой фазы топочных газов, проходя через пористую стенку, охлаждается, так как ранее через эту стенку проходила порция газовой фазы более холодного окислителя. Сама стенка при этом несколько нагревается. В газовый поток окислителя в трубном пространстве попадает таким образом из межтрубного пространства порция газовой фазы топочных газов с большей, чем в нем, концентрацией продуктов горения, меньшей концентрацией кисло0

рода и температурой меньшей, чем температура пылегазового потока топочных газов в межтрубном пространстве, т. е. несколько охлажденная.

За полный период знакопеременной

5 пульсации давления осуществляется элементарный акт тепломассообмена, результатом которого является избыточный конвективный перенос через пористую стенку кислорода из трубного пространства в межтрубное,

Q продуктов горения из межтрубного пространства в трубное и тепла из межтрубного пространства в трубное. Часть тепла продуктов горения, однако, возвращается с окислителем в межтрубное пространство за счет полезного в данном случае эффек5 та регенеративного теплообмена в пористой стенке между встречными порциями газовой фазы с различной температурой. Величину периода пульсаций давления принимают намного меньшей, чем отношение длины труб к средней скорости движения потоков в аппарате. В этом случае за время пребывания потоков в аппарате осуществляется больн ое количество элементарных актов тепломассообмена, из которых и складывается процесс непрерывного проти- воточпого тепломассообмена в тепломассо- обменнике 8.

В результате осуи1ествляемого противо- точпого тепломассообмена пылегазовый поток топочных газов, возвращаемый по контуру 1 1 циркуляции через теплообменник 6 в камеру 1 сгорания, оказывается обогащенным окислителем и подогретым, а поток, отводимый по газоходу 22 через теп- лообмепник 6 и подогреватель 7 окислителя дымососом 13 в дымовую трубу 29, обо- 5 гащен продуктами горения и охлажден.

Часть наиболее крупных частиц, содержащихся в пылегазовом потоке, сепарируется на наружных стенках нористых труб тенломассообменника 8, выпадает в пыле- сборник 23 и выпосится из контура ннеко- вым устройством 24.

5

0

2Ц

Фиг.