Котел с циркулирующим кипящим слоем Советский патент 1992 года по МПК F23C11/02 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при создании котлов с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС).

В настоящее время известны три схемы котлов с ЦКС, представленные схемами фирм Пурги, Пирфлоу и институтом Бат- теле. Наиболее близким к предлагаемому является котел с ЦКС фирмы Лурги. Он включает бункера угля и известняка, топку с ЦКС с патрубками вторичного воздуха, поворотные камеры, соединяющие топку с циклоном и циклон с конвективной частью, теплообменник-охладитель с кипящим слоем (КС), соединенный с перепускным и воздушным трубопроводами с топкой, причем перепускной трубопровод выполнен с подь- емным, горизонтальным и опускным участками и подключен к теплообменнику в зоне КС. Котел снабжен линиями загрузки угля и известняка, линией возврата золы.

Недостатком известного котла является то, что перепускной трубопровод, соединяющий теплообменник-охладитель с топкой, удерживает уровень КС в теплообменнике постоянным, ограничивая возможность регулирования теплосъема.

Целью изобретения является повышение эффективности путем расширения пределов регулирования тепловых потоков.

Для достижения цели перепускной трубопровод дополнительно содержит соединительные трубопроводы с регулирующими органами, подключенные одними концами к верхней части горизонтального участка перепускного трубопровода, а другими к патрубкам подвода вторичного воздуха, топке и воздушному трубопроводу,

На фиг.1 изображена схема котла; на фиг.2 - фрагмент котла в области перепускного и воздушного трубопроводов, соединяющих теплообменник с топкой.

Котел (фиг,1) содержит топку 1 с ЦКС, поворотную камеру 2, циклон 3, конвективный газоход 4, теплообменник-охладитель 5, электрофильтр 6, бункера загрузки угля 7 и известняка 8, снабжен паро- и водопроводами, линией 9 возврата золы, золоспуском

10,Под циклон 3 установлен гидрозагвор

11,соединенный перепускным трубопроводом 12 стопкой 1 и с другой стороны через запорный орган 13 и опускной стояк 14 с теплообменником-охладителем 5. Теплообменник 5 перепускным 15 и воздушным 16 трубопроводами соединяется с топкой 1. Надслоевое пространство - верхняя часть горизонтального участка перепускного трубопровода 15 (фиг.2) соединена дополнительными соединительными трубопроводами 17, 18 и 19 с установленными

на них регулирующими органами 20, 21 и 22 с воздухоперепускным трубопроводом 16, с патрубками 23 вторичного воздуха, а также с объемом топки 1 непосредственно через

ее стенку Перепускной трубопровод 15 состоит (см. фиг,2) из трех участков подъемного 23, горизонтального 24 и опускного 25, снабженных соответственно беспровальными газораспределительными решетками 26,

0 27 и 28 с отдельными подводами воздуха.

Котел с ЦКС работает следующим образом.

Твердое топливо (например, уголь) и известняк из бункеров 7 и 8 подают в топку 1

5с ЦКС, где осуществляется сжигание топлива с одновременным связыванием оксидов серы известняком. Из-за значительных скоростей дутья в топке 1 по всей ее высоте образуется разреженный (с малой концент0 рацией) слой. Выносимые с газами частицы топлива и золы попадают в поворотную камеру 2 и далее в циклон 3. Часть тепла, выделившегося в процессе горения, отводится расположенными в топке экранами. В

5 циклоне 3 происходит грубое отделение недогоревших частиц топлива и золы от газа. Из циклона частицы поступают с гидрозатвор 11 и в дальнейшем через перепускной трубопровод 12 при плотно закрытом запор0 ном органе 13 возвращаются обратно в топку I. Когда требуется максимум выработки пара, запорный орган 13 полностью открыт и горячие частицы по стояку 14 поступают в теплообменник-охладитель 5 с КС, где отда5 ют теплоту расположенным в нем парогене- рирующим поверхностям. Остывшие частицы через перепускной трубопровод 15 возвращаются в топку 1 Нагретый в результате контакта с частицами в теплообменни0 ке 5 воздух сбрасывается в топку через воздушный трубопровод 16. Вторичный воздух подается через патрубки 23. Экономайзер и пароперегреватель расположены в конвективном газоходе 4. Окончательная

5 очистка дымовых газов происходит в электрофильтре 6. Уловленные в конвективном газоходе 4 и электрофильтре 6 недогревшие частицы возвращаются по линии 9 возврата уносу в топку, Золоспуск 10 обеспечивает

0 удаление золы из котла.

Так происходит работа котла с ЦКС по схеме фирмы Лурги или так работает котел, когда регулирующие органы 20, 21 и 22 на соединительных трубопроводах 17, 18 и

5 19 полностью перекрыты и исключают переток газов по вышеназванным соединительным трубопроводам.

сКогда регулирующие органы 20 и 21 полностью перекрывают перетоки газов по со- е инительным трубопроводам 17 и 18, а

регулирующий орган 22 обеспечивает полное открывание запорной арматуры на трубопроводе 19, через запорный орган 13 по спускному стояку 14 зернистый материал поступает в теплообменник-охладитель 5, из него через перепускной трубопровод 15 в топку 1 с ЦКС. Через беспровальные газораспределительные решетки 26, 27 и 28 подается псевдоожижающий агент-воздух со скоростями, обеспечивающими на участках 23, 24 и 25 перепускного трубопровода 15 псевдоожижение в режиме обычного КС, что исключает спекание зернистого материала .- смеси частиц золы и недогоревшего топлива.

Известно, что зависимость избыточного (по сравнению с атмосферным) давления Рт в топке с ЦКС от расстояния h от уровня газораспределительной решетки близка к экспоненциальной, т.е. носит затухающий характер. Зависимость давления в теплообменнике 5 и на участках перепускного трубопровода 15 Р23, Р24 и Р25, где псевдоожижение осуществляется в режиме кипящего слоя, имеет линейный характер. При полном открывании запорной арматуры на соединительном трубопроводе 19 давление в верхней части - надслоевом пространстве перепускного трубопровода 15 падает до величины давления РТс в точке С топки. Давление в надслоевом пространстве теплообменника 5 также равно давлению в точке С. Таким образом, можно записать соотношения

-0 Јх)Рн ghx - (Т Ј2з)рм gh23

(1)

Рт-Ртс Р15 (1 -е25)/3мдг.25, (2)

где Рт, РТС и Pis - давления на уровне газораспределительной решетки в топке, в точке С топки и верхней части перепускного трубопровода 15;

рм - плотность материала частиц зернистой среды;

.Јх , Ј23 и Ј25 - величины порозность КС соответственно в охладителе и участках 23 и 25;

hx, Ьаз и h25 - соответствующие высоты слоев;

g - 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения.

При ех 5 Ј23 Ј25, т.е. при одинаковом режиме псевдоожижения КС в охладителе 5 и на участках 23 и 25 перепускного трубопровода 15 соотношения (1) и (2) можно переписать в следующем виде:

hx

Р15

(1 - ё)рм g

- h23;

П25

Рт PlS

(1 - Ј)/Эм g

Таким образом, уровень КС hx в охладителе и П25 на опускном участке 25 определяется величиной давления Pis в верхней

части перепускного трубопровода 15. Величину Pis давления можно регулировать с помощью регулирующего органа 22 путем регулирования степени открывания запорной арматуры.

Аналогично можно регулировать высоту hx КС в охладителе при закрытом регулирующем органе 22 путем переключения на соединительный трубопровод 17 и 18 с установленным на нем регулирующим органом 20 или 21.

Изменение высоты hx КС позволяет регулировать степень смывания поверхностей 29 теплосъема в теплообменнике 5, т.е. регулировать теплосьем.

Работоспособность устройства с перепускным трубопроводом между топкой и теплообменником-охладителем, где верхняя часть перепускного трубопровода соединена с помощью соединительного

трубопровода с регулирующим органом на нем с верхом топки, проверена на пилотной установке модели котла с размерами в плане топки 273 х 50 и теплообменника 273 х 50 мм. Достигнута возможность регулирования высоты слоя в теплообменнике на 300 мм.

В проекте системы перепусков зернистого материала на опытном водогрейном котле с ЦКС теплопроизводительностью 10МВт заложены два перепускных трубопровода сечением 270 х 100 мм, верхние части этих трубопроводов двумя соединительными трубопроводами с регулирующими органами на них соединены с объемом топки на уровне патрубков вторичного

дутья. Изменение высоты слоя в теплообменнике-охладителе составляет 250 мм.

Использование изобретения по сравнению с известными решениями, позволяет значительно расшири.ь возможности регулирования теплосъема в теплообменнике- охладителе,расширить возможности регулирования температуры воздуха, подаваемого из охладителя в топку, более гибко регулировать и перераспределять потоки

материала, возвращаемого из топки в циклон, при одновременно значительно расширяющихся возможностях регулирования температуры. Схема становится более гибкой и расширяет возможности повышения

эффективности ведения топочного процесса в режиме, близком к оптимальному, на различных видах топлива.

Формула изобретения Котел с циркулирующим кипящим слоем, содержащий топку с патрубками подвода вторичного воздуха и теплообменник-охладитель кипящего слоя, соединенный перепускным и воздушным трубопроводами с топкой, причем перепускной трубопровод выполнен с подъемным,

горизонтальным и опускным участками и подключен к теплообменнику в зоне слоя, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем расширения пределов регулирования тепловых потоков, он дополнительно содержит соединительные трубопроводы с регулирующими органами, подключенные одними , концами к верхней части горизонтального

участка перепускного трубопровода, а другими к патрубкам подвода вторичного воздуха Гтопке и воздушному трубопроводу.

Использование: при создании котлов с циркулирующим кипящим слоем, Сущность изобретения: соединительные трубопроводы 17, 18, 19 с регулирующими органами П. соотве ми кон го учас другим ха, топ что по тельны переп преде обмен высоты ности тельн регули ружи т ля 5. 2 . Ьторичный 1д Ч . ,. , u-. Я sow .j fm / 10 Зола У МУМЮУМГ gy Hhtr ir ffviMtatac ЧР 1Воздух соответственно 20,21,22 подключены одними концами к верхней части горизонтального участка перепускного трубопровода 15, а другими - к патрубкам 23 вторичного воздуха, топке 1 и воздушному трубопроводу 16, что позволяет путем совершенно незначительных от общего расхода воздуха на котел перепусков воздуха внутри котла в больших пределах регулировать теплосьем и в теплообменнике-охладителе за счет изменения высоты слоя и тем самым величины поверхности теплосьема, им омываемой. Соедини- тельные трубопроводы 17, 18, 19 с регулирующими органами располагают снаружи топки 1 и теплообменника - охладителя 5. 2 ил. Пита- темная XJ Jb. Soda (Риг. 2

Уголь ИэВестняк -8

Зола

{top

Яутотем ноя бода

Фиг,1