Топочное устройство Советский патент 1990 года по МПК F23G5/00 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в котлах для выработки пара при сжигании твердых бытовых отходов (ТБО).

Цель изобретения - повышение надежности путем интенсификации процесса горения.

На Аиг.1 схематически представлено топочное устройство; на фиг.2, 3 и 4 - зависимости коэффициента неравномерности поля температур от установки сопл вторичного дутья.

Топочное устройство для сжигания ТБО содержит камеру 1 сгорания, механическую решетку 2, камеру 3 охлаждения продуктов сгорания, окно 4 загрузки ТВД, окно 5 удаления шлака, испарительные поверхности нагрева с коллекторами и наклонными частями на фронтовой и задней стенах 6, газомазутные горелки 7, дутьевые сопла вторичного воздуха 8 установлены на наклонной части фронтовой стены в«

два ряда под углом 10-30° к вертикали и на задней стене в один ряд под углом 40-60° к вертикали, при этом отношение шага сопл к эквивалентному диаметру сопла составляет 6-8, а отношение плошади сечений сопл к площади сечения камеры охлаждения составСП

о

Јь 4ь

О

со

ляет 0,012-0,015, подвод первичного воздуха 9.

Топочное устройство работает следующим образом.

ТБО загружаются через окно 4 в камеру 1 сгорания, где на механической решетке 2 происходит горение с использованием подвода первичного воздуха 9. Шлак удаляется через окно 5. К нижней части валков подается первичный воздух 9, через сопло 8 подается вторичный воздух для перемешивания и дожигания газообразных продуктов сгорания ТБО, что обеспечива- ет получение равномерного поля температур продуктов сгорания на входе в камеру 3 охлаждения и снижает количество вредных выбросов за счет их дожигания при смешивании. Горелки 7 работают на природном газе или мазуте в период растопки котла, а также при сжигании ТБО с высокой влажностью. При сжигании ТБО вода нагревается в испарительной поверхности 6 нагрева и превращается в пар.

На аэродинамическом стенде проведено экспериментальное исследование зависимости интенсивности смешения вторичного воздуха с продуктами его- рания от места установки дутьевых сопл вторичного воздуха, геометрических характеристик сопл и их расположения в топочном устройстве.

Основной объем экспериментов по отработке оптимального расположения дутьевых сош вторичного воздуха был выполнен на изотелмической воздушной модели топочного устройства для сжигания ТВ ерДЫХ бЫТОВЫХ ОТХОДОВ. ИС-

следуемая модель выполнена в масштабе 1 :10 -по отношению к натурным размерам топочного устройства, составляющими по глубине 4000 мм, по ширине 4080 мм.

Эксперименты проводились по общепринятой методике обратного теплового моделирования.

Моделирование проводилось с соблюдением критериев подобия в модели и на туре:

V-d

.-.

и q

fiL-JJ HerJL, PCH-WCH

d - глубина камеры охлаждения; 55 q - соотношение динамических напоров вторичного воздуха и сносящего потока дымовых газов ;

5 0 5

0

д

5

Рт Рсн плотности вторичного воздуха и сносящего потока соот- ветственно; W Лтг.н скорости вторичного воздуха

и сносящего потока. При изотермическом моделировании смешения с соблюдением геометрического подобия задача сводилась к нахождению вариантов подачи вторичного воздуха с более полным смешением струй вторичного воздуха со сносящим потоком. Вторичный воздух с целью подкраски Нагревался до 80°С.

Эксперимент проведен при изменении количества дутьевых сопл вторичного воздуха на модели от 6 до 10 шт, размеры сопл составляли от мм до мм, отношение шага сопл F к эквивалентному диаметру сопла d экв изменялось в диапазоне 3,9-8,3, при этом отношение общего сечения сопл fgT 6 к полной площади поперечного сечения камеры охлаждения F0 изменялось в диапазоне 0,0098-0,025; угли , и наклона сопл на наклонной части Фронтовой стены изменялись в диапазоне 7-35°, а угол наклона сопл на задней стенке изменялся в диапазоне 37- 65° к вертикали.

Эффективность модели оценивалась при помощи коэффициента неравномерности поля температур в контрольном

сечении на входе в камеру охлаждения

Ј (t,- - t)

$

n teT-tCH)

- 100%,

где - количество точек измерения в сечении;

t. - среднее значение температуры при х const (где х - расстояние от Фронто- вой стены по глубине камеры охлаждения); t - среднее значение темпера- туры в сечении; t„т - температура вторичного

воздуха;

tCH - температура сносящего потока (первичного воздуха, подаваемого под решетку). В таблице приведены варианты установки сопл на исследуемой модели.

Результаты испытаний по вариантам установки сопл в соответствии с таблицей представлены на фиг.2, 3 и 4.

Как видно из графиков фиг. 2 зависимость величины М01КС от углов «х,,

сИг и о(э достаточно консервативна. Особыми являются диапазоны изменения углов с и Ыг меньше 10° и более 30°, а угла о( э меньше 40° и больше 60°. В первом случае струи направляются на стены пода и Фронта топки и, распространяясь по ним, не смешиваясь со сносящим потоком, вытекают в камеру охлаждения. Во втором случае при увеличении углов

и d г более 30

более 60° струи направляются.непосредственно на входной участок камеры охлаждения, что резко сокращает время пребывания струй вторичного воздуха в топке и поэтому ухудшает качество перемешивания.

На фиг.З представлены графики изменения величины ,кс от величины S/d, с

макс кв v- четко выраженным минимумом

значения Макс в области изменения шагов 5,5-7. Механизм зависимости качества смешения от шага установки г сопл связан с оптимизацией таких Лак- торов, как эжекиия сносящего потока струей, площадью поверхности струи, дальнобойностью струи и геометрией камеры смешения. Дальнобойность струи зависит от параметра FeT в /F0, график влияния которого на значение сР представлен на Фиг.4. Как видЯЛС {С

но.из графика, наилучшее качество смешения достигалось в диапазоне изменения величины F8r. 8/F0 0,012- 0,OJ5, когда МЙЛС не превышает 7,5%, что соответствует неравномерности поля температур в контрольном сечении 33 Г, и является показателем

практически полного перемешивания потоков .

В результате анализа данных экспериментального исследования установлено, что интенсивное смешение струй вторичного воздуха с потоком продуктов сгорания (сносятим потоком) происходит при достаточно дальнобойных 0 струях, расположенных в несколько рядов и смешенных относительно друг друга по ширине топочного устройства и перекрывающих сечение по глубине.

Формула изобретения

Топочное устройство для сжигания твердых бытовых отходов, содержащее камеру сгорания, механическую решетку, камеру охлаждения, окно загрузки твердых бытовых отходов, окно удаления шлака, испарительные поверхности нагрева с коллекторами, газомазутные горелки, дутьевые сопла вторичного воздуха и подвод первичного воздуха,

5 отличающееся тем, что, с целью интенсификации процесса горения за счет повышения полноты перемешивания продуктов сгорания с вторичным воздухом, дутьевые сопла последнего

0 установлены на фронтовой стене в два ряда под углом J0-30° к вертикали и на задней стене в один ряд под углом 40-60 к вертикали, при этом отношение тага сопл к эквивалентному диамет5 РУ сопла составляет 6-8, а отношение площади сечений сопл к площади сечения камеры охлаждения составляет 0,012-0,015.

5

0

/

Фиг.1

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в котлах для выработки пара при сжигании твердых бытовых отходов. Цель изобретения - повышение надежности путем интенсификации процесса горения. Топочное устройство для сжигания твердых отходов содержит камеру сгорания 1, механическую решетку 2, камеру охлаждения продуктов сгорания 3, окно загрузки 4, окно удаления шлака 5, испарительные поверхности нагрева с коллекторами и фронтовой и задней стенами 6, газомазутные горелки 7. Дутьевые сопла вторичного воздуха 8 установлены на фронтовой стене в два ряда под углом 10-30° к вертикали и на задней стене в один ряд под углом 40-60° к вертикали. Отношение шага сопел к эквивалентному диаметру сопла составляет 6-8, а отношение площади сечений сопел к площади сечения камеры охлаждения составляет 0,012-0,015. 1 табл., 2 ил.

Фиг.З

0.012 9,016 0.020 ZFffg

ft

фиг л