Котел с топкой кипящего слоя Советский патент 1992 года по МПК F23C11/02 

Изобретение относится к технике сжигания топлива и может быть использовано при сжигании твердого дробленого топлива в кипящем слое котельных агрегатов.

Известен котел с топкой классического (пузырькового) кипящего слоя с расположенными в нем теплообменными поверхностями, сепаратором золы-уноса, охладителем золы, устройством для ро зжш-а, которые заключены в шарообразный сосуд под давлением. Тепло из топки от во дится с помощьютрубных пучков, погружении: в кипящий слой.

Недостатком данного технического решения является то, что указанные трубные пучки подвержены вибрации, высокотемпературному эрозионному и коррозионному воздействиям материала слоя, что снижает надежность работы котлоагрегата.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является котел с топкой кипящего слоя, содержащий призматическую камеру сгорания со стенками, выполненными в виде газоплотны$ экранов. Внутри указанной камеры расположен газоплотный двусветный экран, образующий с, настенными экранами циклонный сепаратор с золоспускным щелевым каналом. В нижней части камеры установлены топливная течка и воздухораспределительная решетка с воздушным коробом. Кроме того, котел снабжен конвективной поверхностью нагрева, расположенной в конвективной шахте.

Недостатками известной конструкции являются ее невысокая экономичность, .обусловленная слабым перемешиванием твердой фазы в зоне горения, а также малой надежность котла, связанная с возможностью его шлакования в зоне горения вследствие появления температурных нео- днородностей.

Цепь изобретения - повышение эконо- мичности и надежности работы котла путем повышения качества сжигания и снижения - шлакования в зоне горения.

Указанная цель достигается тем, что в -котле с топкой кипящего слоя, содержа- дом призматическую камеру сгорания со стенками в виде газоплотных экранов, снабженную топливной течкой, воздухораспределительной решеткой с воздушным kcpo6oM и газоплотным двусветным экраном, образующим с настенными экранами циклонный сепаратор С золоспускным каналом, и конвективную поверхность нагрева, двусветный экран в надслоевом пространстве отведен к середине камеры сгорания с примыканием к воздухораспределительной решегке и образованием зольного отсека, сообщающегося с камерой сгорания посредством перепускных и выходных окон, выполненных в двусветном экране соответственно по высоте слоя и в надслоевом пространстве, причем конвективная поверхность

нагрева размещена в зольном отсеке.

При этом указанные перепускные окна выполнены с увеличивающимся по высоте живым сечением.

Камера сгорания снабжена дополни0 тельной топливной течкой, размещенной в зольном отсеке. Камера сгорания может быть заключена в силовой корпус, снабженный патрубками ввода воздуха, расположенными в его верхней части. Воздушный

5 короб воздухораспределительной решети может быть снабжен перегородкой с образованием автономных отсеков.

На фиг.1 представлена камера сгорания кипящего слоя, продольный разрез; на фиг.

0 2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - камера сгорания с автономными воздушными отсеками, продольный разрез.

Котел содержит призматическую каме5 ру 1 со стенками в виде газоплотных экранов 2, снабженную топливной течкой 3, воздухораспределительной решеткой 4 с воздушным коробом 5 и газоплотным двусветным экраном 6, образующим с настен0 ными экранами 2 циклонный сепаратор 7 с золоспускным щелевым каналом 8. В нижней части камеры 1 двусветный экран б отклонен к ее середине и разделяет камеру 1 сгорания на два отсека 9 и 10 (топочный и

5 зольный). В образованном зольном отсеке 10 расположены теплообменная конвективная поверхность 11 и дополнительная топливная течка 3. В межтрубных перегородках 12 отклоненной части двусветного

0 экрана 6 выполнены перепускные и выходные окна 13.

Камера 1 сгорания заключена в силовой корпус 14 с размещенными в его верхней части патрубками 15 и 16 соответственно

5 подвода первичного и вторичного воздуха. В верхней части камеры 1 соосно с циклонным сепаратором 7 расположено газовыпускное отверстие 17. Кроме того, в случае отсутствия силового корпуса 14 воздушный

0 короб 5 может быть разделен с помощью перегородок 18 на два автономных отсека. Котел работает следующим образом. Уголь подается через топливные течки 3 в камеру 1 сгорания, в нижнюю часть кото5 рой через воздухораспределительную решетку 4 поступает первичный воздух. При работе камеры 1 под давлением ввиду роста плотности воздуха и газов по сравнению с атмосферными условиями происходит падение скоростей газов и воздуха в камере 1

при постоянном массовом расходе воздуха, определяемом условиями горения. Расход первичного воздуха, поступающего через воздухораспределительную решетку 4 в камеру 1, и сечение решетки 4 выбирают исходя из условия обеспечения интенсивного выноса твердых частиц из нижней зоны камеры 1 в верхнюю. Если в условиях атмосферного кипящего слоя сочетание указанных факторов должно обеспечивать скорость воздуха в нижней зоне камеры 1 5-9 м/с (режим работы котлов с атмосферным циркулирующим кипящим слоем), то в условиях давления 10 атм достаточно обеспечения скорости 2-3 м/с. Эти данные получены при испытаниях установки с циркулирующим кипящим слоем под давлением.

В результате обеспечения описанных условий поток продуктов сгорания со значительным количеством твердой фазы выносится в верхнюю часть камеры 1 и попадает в сепаратор 7, выполненный в виде горизонтального циклона.

Продукты сгорания при этом выводятся из камеры 1 перпендикулярно плоскости чертежа через газовыпускное отверстие 17, а твердые частицы золы-уноса через золоспускной канал 8, образованный двусветным экраном 6 и внешним экраном 2, поступают из воздушного короба 5. В зольный отсек 10 через воздухораспределительную решетку 4 подается воздух с расходом, обеспечивающим скорости газов в отсеке 10, поддерживающие режим пузырькового псевдоожижения (U/Umf 2-3). Смесь воздуха с газами, образовавшимися в зольном отсеке 10, поступает в топочный отсек 9 через отверстия 13, выполненные в межтрубных перегородках 12 отклоненной части экрана 6. Разница скоростей газов в зольном 10 и топочном 9 отсеках создает разную плотность кипящего слоя, и, как следствие, разные статические давления в топочном 9 и зольном 10 отсеках. За счет перепада давлений зола посредством перепускных отверстий 13 возвращается из зольного отсека 10 в кипящий слой топочного отсека 9 камеры 1 сгорания, при этом достигается равномерный рассредоточенный переток частично охлажденной золы в зольном отсеке 10 за счет съема тепла поверхностями 11.

Для компенсации падения градиента давления между топочным отсеком 9 камеры 1 и зольным отсеком 10 по высоте кипящего слоя отверстия 13 в межтрубных перегородках 12 двусветного экрана 6 выполнены с увеличивающимся по высоте живым сечением, что улучшает условия

перемешивания твердой фазы в камере 1 сгорания и повышает продолжительность слоя. Для обеспечения эффективного сгорания горючей массы угля в камере 1 сгорания

и улучшения равномерности массовой и температурной картины слоя при столь низких скоростях газов в слое необходимо обеспечить равномерную и рассредоточенную подачу топлива з зону горения. Для

этого топочный 9 и зольный 10 отсеки снабжены отдельными Топливн ыми течками 3, Часть топлива, поступившего в зольный отсек 10, перемешивается с инертным матери- алом и в таком разбавленном виде

равномерно поступает fc зону горения - отсек 9 через отверстия 13.

Такая схема топливоподачи оказывает положительное влияние и на процесс горения за счет п редв а рМель нЪй термоподготовки топлива перед подачей его в топочный отсек 9, При температурах 500-600°С, которые устанавливаются в збльноМ отсеке 10, происходит разделение топлива на кокс и летучие. Основная доля л етучих через п ерепускные отверстйя 13 попадает в надслое- вое пространство топочного отсека 9 камеры 1 сгорания, где сгорает в потоке вторичного воздуха. В нижнюю зону кипящего слоя топочного отсека 9 попадают

только частицы кокса, Перемешанные с частицами золы-уноса. В целом это обеспечивает максимальное время пребывания частиц в зоне го рейия и снижает недожог углерода в топке. Возможность использования автономных воздушных отсеков короба 5 под топочным 9 и зольным 10 отсеками позволяет регулировать режим работы камеры 1 при снижении нагрузки и выбирать оптимальные С точки зр ения теплообмена (в

зольном отсеке 10) и аэродинамики (в топо- чно,м отсеке 9) скорости газов.

С целью поддержания заданного избытка окислителя на выхтоде из топки в надслоевое пространство камеры 1 сгорания подводится вторичный воздух через сопла 16, В зольном отсеке 10 расположены конвективные поверхности 11 нагрева. При движении твердой фазы по контуру: камера

1 сгорания - циклон 7 - зольный отсек 10 - топочный отсек 9 - камера 1 сгорания, высоконагретые твердые частицы используются как промежуточный теплоноситель, отдающий тепло настенным экранам 2 и

конвективным поверхностям 11 нагрева, в которых вырабатывается пар заданных параметров.

Применение изобретения позволяет значительно улучшить условия работы каме- ды сгорания кипящего слоя, что приводит к

повышению экономичности и надежности работы котлоагрегата в целом.

Формула изобретения 1. Котел с топкой кипящего слоя, содержащий призматическую камеру сгорания со стенками в виде газоплотных экранов, снабженную конвективной поверхностью нагрева, топливной течкой, воздухораспределительной решеткой с воздушным коробом и газоплотным двусветным экраном, образующим с настенными экранами циклонный сепаратор с золоспу- скным каналом, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и надежности путем повышения качества сжигания и снижения шлакования, двусветный экран в надслоевом пространстве отведен к середине камеры сгорания с примыканием к воздухораспределительной решетке и образованием зольного отсека, сообщающегося с камерой сгорания посредством перепускных и выходных окон,

выполненных в двусветном экране соответственно по высоте слоя и в надслоевом пространстве, причем конвективная поверхность нагрева размещена в зольном отсеке.

2. Котел по п. 1,отличающийся тем, что перепускные окна в двухсветном экране выполнены с увеличивающимся по высоте живым сечением.

3. Котел по пп.1 и 2, отличающий- с я тем, что камера сгорания снабжена дополнительной топливной течкой, размещенной в зольном отсеке.

4.Котел по пп. 1 - 3, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что камера сгорания заключена в

силовой корпус, снабженный патрубками ввода воздуха, расположенными в его верхней части.

5.Котел по пп. 1 - 3, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что воздушный короб воздухораспределительной решетки снабжен перегородкой с образованием автономных отсеков.

Изобретение касается сжигания топлива и позволяет повысить экономичность и надежность работы. Котел стопкой кипящего слоя, имеющий призматическую камеру 1 7 8oi3yt сгорания со стенками, выполненными в виде газоплотных экранов 2, содержит расположенный внутри камеры 1 газоплотный двусветный экран 6, образующий с настенными экранами 2 циклонный сепаратор 7 с золоспускным щелевым каналом 8. В нижней части камеры 1 установлены воздухораспределительная решетка 4 с воздушным коробом 5 и топливные течки 3 подачи топлива, а двусветный экран 6 в этой части камеры 1 отклонен в сторону ее середины с образованием топочного отсека 9 и зольного отсека 10, в котором размещена теплооб- менная котельная поверхность 11. При этом в межтрубных перегородках 12 отклоненной части двусветного экрана 6 выполнены перепускные отверстия 13 с увеличивающимся по высоте живым сечением. 4 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л 75 vj СП (Л О О 00

А

| « |

6-6

Зозду.

м