Жаротрубный котел Советский патент 1991 года по МПК F22B7/06 F23C10/04 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в устройствах подогрева воды и генерации пара, работающих на твердом топливе.

На фиг.1 изображен жаротрубный котел, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - вид В на фиг.1.

Жаротрубный котел содержит обрамленную водяной рубашкой 1 топку 2 с размещенным на распределительной решетке 3 кипящим слоем 4, с погруженным пучком перекрещивающихся наклонных труб 5. подключенных входными и выходными концами 6, 7 к упомянутой рубашке 1, а также водоохлаждаемый питатель 8 топлива, установленный выходным концом 9 по центру топки 2, и патрубок 10 слива золы. Котел снабжен коническим топливораспределите- лем 11, установленным под выходным концом 9 питателя 8, защитным колпачком 12, установленным над патрубком 10 слива золы, входной конец которого может быть расположен над рабочей высотой кипящего слоя 4. В водяной рубашке 1 на части ее высоты в зоне подключения труб 5 пучка установлены перегородки 13, которые образуют вместе с обрамлением рубашки 1 водяные и паровые каналы 14 и 15. Котел также содержит штуцер 16 выхода пара и конвективную часть (не показана) Топливораспре- делитель 11 может быть выполнен в виде

ON О СО СО О О

конического рассекателя с радиальными вырезами 17.

Котел работает следующим образом.

Топливо подают питателем 8 в топку 2 на конический топливораспределитель 11, с краев и через вырезы 17 которого оно попадает на большую часть верхней границы кипящего слоя 4. Кипящий слой 4 состоит в основном из инертного материала (например, золы топлива, песка, известняка), псев- доожижаемого воздухом - окислителем, который поступает в топку 2 снизу через распределительную решетку 3. Частицы топлива горят во взвешенном состоянии среди интенсивно циркулирующих инертных частиц. Циркуляция материала обеспечивает перенос топлива с верхней границы в глубь кипящего слоя 4 и равномерное распределение горящих частиц по объему слоя 4. Инертные частицы являются промежуточным теплоносителем между топливом и теп- лообменными трубами 5, а также стенками водяной рубашки 1, которые поглощают около половины выделяющегося при горении тепла. Это позволяет поддерживать среднюю температуру кипящего слоя на уровне 750-950°С, с целью предотвращения образования вредных веществ (например, окислов азота) и плавления минеральной части топлива. Горячие дымовые газы покидают кипящий слой 4 и переносят оставшееся тепло в конвективную часть котла {не показана), охлаждаюсь при этом до экономически обоснованной температуры.

Вследствие интенсивного теплообмена между кипящим слоем 4 и трубами 5, в последних генерируется пар. Пароводяная смесь естественно циркулирует в трубах 5, что обеспечивается их наклоном. Пар из выходных концов труб 5 поступает в водяную рубашку 1, барботирует через слой заполняющей ее воды и через штуцер 16 идет непосредственно к потребителю или на перегрев в конвективную часть котла.

Накапливающаяся при сжигании топлива зола удаляется из кипящего слоя 4 через переливную трубу 10, что позволяет поддержать заданную высоту слоя 4. Защитный колпачок 12 препятствует попаданию в трубу 10 свежего топлива с топливораспреде- лителя 11.

Наклон соседних теплообменных труб 5 в каждом горизонтальном ряду в разные стороны позволяет вдвое увеличить фактический горизонтальный шаг пучка (расстояние между соседними параллельными трубами 5), определяющий степень перекрытия сечения топки 2 трубами. Это приводит к увеличению интенсивности циркуляции материала слоя 4 и соответствующему повышению равномерности распределения топлива по объему слоя 4.

Подача топлива на поверхность слоя 4 с помощью топливораспределителя 11 способствует равномерному распределению топлива по поперечному сечению топки 2. Вырезы 17 в нем увеличивают площадь поверхности кипящего слоя 4, на которую подается топливо.

0 Сочетание топливораспределителя 11 с наклоном труб 5 в разные стороны увеличивает равномерность распределения топлива во всем объеме кипящего слоя 4. Следствием этого является улучшение кон5 тактирования топлива с воздухом - окислителем и повышение эффективности сжигания.

Наклон труб 5 в разные стороны обеспечивает более равномерное распределе0 ние поверхностей нагрева по объему кипящего слоя 4, чем при одностороннем наклоне труб 5. Наряду с более интенсивным перемешиванием инертных частиц (как промежуточного теплоносителя), это повы5 шает изотермичность слоя 4 и препятствует возникновению в нем локальных очагов перегрева. В результате уменьшается опасность образования спеков, т.е. повышается надежность котла.

0 Водяное охлаждение питателя 8 топлива, глубоко введенного в область высоких температур, препятствует его разрушению и спеканию топлива в нем, повышая надежность работы устройства.

5 Выход пара из выходных концов 7 труб 5 осуществляется на вдвое большей части периметра водяной рубашки 1, что обеспечивает более равномерное распределение пара по объему водяной рубашки 1, умень0 шает скорость барботажа и улучшает сепарацию пара.

Вертикальные перегородки 13 разделяют-в водяном объеме рубашки входные и выходные концы 6, 7 труб 5. Это препятст5 вует попаданию пара из выходных концов 7 труб 5 в расположенные на их уровне и выше входные концы 6 труб 5 соседних рядов. Таким образом предотвращается вытеснение паром воды из труб 5 и ликви0 дируется опасность пережога последних, т.е. повышается надежность работы устройства.

Защитный колпачок 12 предотвращает попадание в переливную трубу 10 свежего

5 топлива, снижая тем самым потери тепла от механического недожога и повышая КПД котла.

Формула изобретения 1. Жаротрубный котел,содержащий обрамленную водяной рубашкой топку с размещенным на распределительной решетке кипящим слоем с погруженным пучком перекрещивающихся наклонных труб, подключенных входными и выходными концами к упомянутой рубашке, а также во- доохлаждаемый питатель топлива, установленный выходным концом по центру топки, и патрубок слива золы, отличающий- с я тем, что, с целью повышения эффективности и надежности путем уменьшения механического недожога и улучшения сепарации пара, он снабжен коническим топливораспределителем, защитным кол16

пачком и вертикальными перегородками, первый из которых установлен под выходным концом питателя, второй -- над патрубком слива золы, а третьи - в водяной рубашке на части ее высоты в зоне подключения труб пучка и образуют вместе с обрамлением рубашки водяные и паровые каналы.

2. Котел по п. 1,отличающийся тем, что, с целью более равномерного распределения топлива, топливораспределитель выполнен в виде конического рассекателя с радиальными вырезами.

фиг. 2

сригЗ

Изобретение м.б. использовано в устройствах подогрева воды и генерации пара, работающих на твердом топливе. Цель изобретения - повышение эффективности и надежности котла. Для этого конический топливораспределитель 11 установлен под выходным концом 9 питателя 8. Защитный колпачок 12 установлен над патрубком 10 слива золы. Перегородки 13 установлены в водяной рубашке 1 на части ее высоты в зоне подключения труб пучка и образуют вместе с обрамлением рубашки 1 водяные и паровые каналы. Такая конструкция котла предотвращает вытеснение паром воды из труб 5 пучка, ликвидирует опасность пережога труб 5 и предотвращает попадание в патрубок 10 свежего топлива, снижая потери тепла и повышая КПД котла. Топливораспределитель выполнен в виде конического рассекателя с радиальными вырезами. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Видв

фие.4