Топка кипящего слоя Советский патент 1992 года по МПК F23C11/02 

Фиг.2

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на котлах ТЭС, промышленных и бытовых котельных, сжигающих твердые топлива.

Известна топка, содержащая вертикальную камеру дожигания с воздушными соплами и подключенные к ней газогенераторы кипящего слоя.

Недостаток такой топки - высокий уровень абразивности рабочих поверхностей нагрева котла и вспомогательного оборудования при сжигании зольны топлив.

Наиболее близкой к предлагаемой является топка, содержащая камеру сгорания с газораспределительной решеткой, подключенную к камере дожигания посредством пережима, в зоне которого установлены топливный и воздушный патрубки,

Недостатком устройства является высокий уровень выбросов в атмосферу окислов азота и летучей золы.

Цель изобретения - снижение вредных выбросов в атмосферу.

Поставленная цель достигается тем, что топка кипящего слоя, содержащая камеру сгорания с газораспределительной решеткой, подключенную к камере дожигания посредством пережима, в гоне которого установлены топливный и воздушный патрубки, дополнительные водяные сопла, тангенциально подклкненные к выходному участку каждого из топливных патрубков, выполненных в вид з конфузора, каждый воздушный патрубок установлен на расстоянии, равном 2,..8 его диаметра над пережимом, площадь сечения которого составляет 0,05...0,25 от .площади сечения камеры дожигания, причем оси водяных сопл расположены по касательной к воображаемой окружности, диаметр которой составляет 0,8...1,2 диаметра выходного среза конфузора, а суммарная площадь проходного сечения водяных сопл составляет 0,05...0,65 от площади выходного среза конфузора.

Введение дополнительно водяных сопл, тангенциально подключенных к выходному участку каждого из топливных патрубков, выполненных в виде конфузоров, обеспечивает снижение выбросов летучей золы в атмосферу. Установка патрубков на расстоянии/равном 1,..8 его диаметра над пережимом и выполнение площади ввода газов генерации, равной 0,05...0,25 от площади сечения камеры дожигания, обеспечивает снижение окислов азота. Расположение водяных сопл по касательной к окружности, диаметр которой равен 0,8..,1,2 диаметра выходного среза конфузора, а суммарная площадь сечения водяных сопл равной 0,05...О 65 от площади выходного среза конфузора, является существенным отличительным признаком с точки зрения достижения положительного эффекта. В этих пределах возникает новый качественный скачок в протекании процесса увлажнения топлива с активной конгломерацией наиболее мелких частиц вокруг крупных. В результате попадания конгломератов в высокотемпературную среду кипящего слоя

0 происходит их спекание, резкое снижение выноса летучей золы из кипящего слоя и в дальнейшем в атмосферу.

На фиг. 1 показана топка с камерой дожигания, продольный разрез; на фиг. 2 -то

5 же, имеющая воздушные сопла С завихрите- лями; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - узел I на фиг. 1 (схема сопла ввода топлива в топку кипящего слоя); на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг, 6 - топка с

0 камерой дожигания, продольный разрез; на фиг. 7 -то же, оборудованная тангенциальными г.-оздушными соплами; на фиг. 8 - разрез на фиг. 6; на фиг. 9 - разрез Г-Г на фиг, 11; на фиг. 10 - разрез Д-Д на фиг. 11 ;

5 на фиг. 11 - разрез Е-Е на фиг. 10.

Топка (фиг. 1-5) имеет вертикальную камеру 1 дожигания с воздушными соплами 2 и подключенные к ее центральной подовой части предтопки газогенераторы 3

0 кипящего слоя с конфузорными соплами 4 забрасывания дробленого угля и системами 5 впрыска воды, В предтопке 3, оборудованном системами 6 подачи воздуха, решетками 7, системами 8 ввода дробле5 ного угля, системой 9 шлакоудаления, системы 5 впрыска воды оснащены тангенциальными соплами 10. Предтопки 3 подключены к камере 1 дожигания через окно 11.

0Диаметр воздушных сопл 2 равен Одв,

а расстояние от окна 11 до места установки сопл 2 по высоте Н (2-8)Одв. Площадь сечения окна 11 F (0,05 - 0,25)РКД, где Ркд - площадь сечения камеры дожигания.

5 Диаметр окружности касания впрыскиваемых струй воды DB (0,8-1,2)DKB, где DKB- диаметр выхлопной кромки сопла 4 для ввода дробленого топлива; суммарная площадь сечения сопл 10 для впрыска

0 воды FB (0,05-0,65)Ркв, где РКв - площадь сечения выхлопной части конфузоров сопл 4. Камера 1 дожигания экранирована системой водонагревательных и парообразующих труб 12.

5 Работа топки осуществляется путем ввода в предтопки 3 дробленого угля, подаваемого со скребкового конвейера 8. Уголь, попадая на вход в конфузорные сопла 4, смачивается влагой, вводится через сопла 10 системы 5 подачи. Наиболее мелкие пылевые фракции налипают не более крупные куски 3-13 мм, образ /я конгломераты, которые, попадая в высокотемпературную среду слоя 13 кипения прочно скрепляются и по мере выгорания летучих и углеродного ос- татка топлива образуют единые крупные зольные конгломераты, удаляемые через систему 9 золошлакоудаления. Слой 13 кипения формируется под влиянием высокого напора воздуха (400-800 мм в. ст.) подаваемого через систему 6 под решетку 7. При этом воздух вводится в количестве, недостаточном для полного сжигания топ- лив (40-80%). Образующиеся газообразные продукты неполного сгорания через окно 11 направляются на дожигание в камеру 1, где через гсрелки 1 вводится остальной воздух для полис го выгорания топлива. Камера сгорания экранирована трубами 12, в которые подается вода. В процессе работы тог ки водэ в камере 1 и поверхностях нагреЕ а (не показаны) превращается в пар, направляемый в турбины для выработки электроэнергии. Нагрев воды осуществляется продуктами полного его- рания топлива, которые отводятся через дымовую трубу в атмосферу. В продуктах сгорания находится минимальное количество золы и окислов азота, что обеспечивается оптимальными соотношениями предлагав- мых параметров.

Топка (фиг. 6-8) содержит аналогичные узлы и обозначения. Работа топки (фиг. 6 - 8) аналогична работе топки, представленной на фиг. 1-5.

Топка (фиг. 9-11) включает в себя те же узлы с аналогичными обозначениями и ее работа аналогична работе топки, представленной на фиг. 1-5.

В сравнении с прототипом, предлагаемая топка имеет более низкие показатели концентрации окислов азота и частиц летучей золы. По данным испытаний снижение концентраций окислов азота и летучей золы в продуктах сгорания после внедрения топки на ТЭС составит соответственно 40 и 80%.

Формула изоб р ётения

Топка кипящего слоя, содержащая камеру сгорания с газораспределительной решеткой, подключенную к камере дожигания посредством пережима, в зоне которого установлены топливный и воздушный патрубки, отличающаяся тем, что, с целью снижения вредных выбросов, она дополнительно содержит водян ые сопла, тангенциально подключенные к выходному участку каждого из топливных патрубков, выполненные в виде конфузора, каждый воздушный патрубок установлен на расстоянии, равном 2...8 его диаметра над пережимом, площадь сечения которого составляет 0,05...0,25 от площади сечения камеры дожигания, причем оси водяных сопл расположены по касательной к воображаемой окружности, диаметр которой составляет 0,8 - 1,2 диаметра выходного среза конфузора, а суммарная площадь проходного сечения водяных сопл составляет 0,03...0,065 от площади выходного среза конфузора.

Использование: в котлах ТЭС, промышленных и бытовых котельных, сжигающих твердое топливо. Сущность: топка кипящего слоя дополнительно содержит водяные сопла, тангенциально подключенные к выходному участку каждого из топливных патрубков 8, выполненному в виде конфузо- ра, каждый воздушный патрубок 2 установлен на расстоянии, равном 2...8 его диаметра над пережимом, площадь сечения которого составляет 0,05...0,25 от площади сечения камеры дожигания 1, причем оси водяных сопл расположены по касательной к воображаемой окружности, диаметр которой составляет 0,8...0,2 диаметра выходного среза конфузора, а суммарная площадь проходного сечения водяных сопл составляет 0,05...0,65 от площади выходного среза конфузора 4. Как показали экспери- ментальные исследования, в топке наблюдается снижение вредных выбросов. 11 ил. СП

т и -з 1

А-А

ГГ

Фиг.З

Фиг. 4

Фиг.5