Топка кипящего слоя парогазовых установок Советский патент 1992 года по МПК F23C11/02 F01K21/02 

ел

00 CJ

со

00

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к топкам кипящего слоя парогазовых установок, и может найти широкое применение в паротурбинных блоках, особенно при сжигании низкосортных твердых топлив.

Известна топка кипящего слоя для неполного сжигания низкосортного твердого топлива, со д бр жащая зону воспламенения с реи еткой для поддержания кипящего слоя, камеру продуктов неполного сгорания, внешний циклон для очистки высокотемпературных дымовых газов, а также система подачи топлива и вывода шлака из зоны газификации топлива. Наряду с образованием газовых продуктов неполного сго- рания твердого топлива при работе указанной топки образуется достаточно большое количество окислов азота, которые загрязняют окружающую среду.

Известна также топка кипящего слоя парогазовых установок, содержащая верхнюю и нижнюю зоны кипящего слоя, находящегося в ограниченной стенками камере сгорания с системами подачи топлива и вывода шлака, газораспределительную решетку для поддержания кипящего слоя, а также циклон для очистки дымовых газов.

Недостатком известной топки кипящего слоя является большой обьем выбрасываемых вредных веществ, к числу которых следует отнести частички пыли и окислы азота, которые образуются при высоких температурах в присутствии атмосферного воздуха.

Цель изобретения -снижение количества вредных выбросов в атмосферу.

Поставл енная цель достигается тем, что топка кипящего слоя парогазовых установок преимущественно для сжигания низко- сортных твердых топлив, содержащая ограниченную стенками камеру сгорания с зонами кипящего слоя топлива на газораспределительной решетке и зоной неполного сгорания, патрубки подвода воздуха под решетку и в зону кипящего слоя, и вывода шлаков, а также циклон для очистки дымовых газов, дополнительно снабжена тангенциальными завихрителями. форсунками впрыска воды и отражающим сводом, при этом последний размещен над зоной кипящего слоя, форсунки впрыска воды - в зоне неполного горения, а топка выполнена с рубашкой воздушного охлаждения ее стенок, причем в последних размещены патрубки подвода воздуха, расположенные над отражающим сводом и подключенные к за- вихрнтелям, з циклон выполнен с высоковольтным электрофильтром и размещен внутри топки.

На чертеже показана принципиальная схема конструкции топки кипящего слоя, а также схема парогазовой установхи, где она может применяться.

На чертеже показаны: 1 - основная топка парогазовой установки, 2 - топка кипящего слоя, 3 - паротурбинная установка, включающая паровую турбину, электрогенератор и конденсатор, 4 - газотурбинная

0 установка, включающая компрессор, газовую турбину и электрогенератор, 5 - кипящий слой угля в нижней части камеры сгорания топки кипящего слоя, 6 - газораспределительная решетка, 7 - отражающий

5 свод, 8 - патрубок подачи топлива, 9 - патрубок вывода шлака, 10 - циклон очистки дымовых газов, 11 - высоковольтный электрофильтр, размещенный внутри циклона, 12 - тангенциальный завихритель топки, ус0 троенный в средней части стенок камеры сгорания. 13 - воздушная рубашка охлаждения топки кипящего слоя, 14 - форсунки впрыска воды, 15 - тангенциальные завих- рители циклона, 16 - труба выхода очищен5 ных дымовых газов рабочего тела ГТУ, 17 - высоковольтный ввод -электрофильтра 11, 1В - воздуховод подачи воздуха от компрессора ГТУ 4 в воздушную рубашку 13 топки кипящего слоя, 19 - газопровод подачи ра0 бочего тела к газовой турбине ГТУ, 20 - воздухопровод подачи воздуха к тангенциальным завихрителям 12 топки кипящего слоя, 21 - выхлоп газовой турбины ГТУ 4 в основную топку котельного агрегата.

5 Топка кипящего слоя для сжигания низкосортного твердого топлива включается в состав энергетической установки, которая работает следующим образом.

В основную топку 1 котельного агрегата

0 подают измельченное твердое топливо, где оно сжигается. Туда же сбрасывается и выхлоп газовой турбины ГТУ 4. Образовавшийся в котле пар поступает на паровую турбину, где генератором вырабатывается

5 электроэнергия по обычной схеме, а конден- i сат па р а подают в котел. Воздух компрессором, входящим в состав ГТУ 4, подают в топку кипящего слоя где воздухопроводам . 20 и 18. По воздухопроводу 20 подают пер0 вичный воздух (сжатый) от компрессора для дожигания продуктов газификации твердого топлива, образовавшихся в кипящем слое 5 топки кипящего слоя. По воздуховоду 18 масть воздуха от компрессора подают а воз5 душную рубашку 13 охлаждения топки кипя- щего слоя и далее этот воздух через газораспределительную решетку б поступает в нижнюю часть кипящего слой. Туда же по патрубку 8 поступает твердое измельчен- кое топливо.

В результате газификации твердого топлива в кипящем слое 5 камеры сгорания образуются газообразные продукты, способные гореть с выделением тепла, которые собираются в пространстве над кипящем слоем 5 и через щели в отражающем своде 7 поступают в пространство, ограниченное завихрителями 12, где смешиваются с первичным воздухом от компрессора и догорают. При этом повышается температура газовых продуктов (рабочего тела ГТУ).

Зола из кипящего слоя 5 по патрубку 9 вывода шлака выводится из топки кипящего слоя. В процессе горения отражающий свод 7 отражает тепло и твердые частички в ки- пящий слой, в том числе и на вновь поступа- ющее топливо, что повышает его температуру и ускоряет процесс газификации твердого топлива в кипящем слое. Температуру образовавшихся продуктов а пространстве над кипящем слоем, а также в зоне тангенциальных завихрителей 12 регулируют впрыском воды (пара) форсунками 14 в щели отражающего свода 7. Таким впрыском подавляются также процессы об- разования окислов азота и снижается объем вредных выбросов в атмосферу.

Образовавшиеся газы над кипящим слоем и в пространстве, ограниченном завихрителями 12, закручиваются, перемеши- ваются и поднимаются по кольцевой щели между стенками топки кипящего слоя и встроенным циклоном 10. При этом значительная часть золы отбрасывается к внутренней стенке и вдоль нее опускается к кипящему слою. Далее грубоочищенные газы поступают в завихрители 15 циклона 10 и, закручиваясь, опускаются вдоль осади- тельного и игольчатого электродов встроенного высоковольтного электрофильтра 11. При этом на частички золы одновременно действуют две силы: центробежные -отбрасывающие к стенке (от закручивания потока), и силы электростатического притяжения в электрофильтре 11. Частички золы спуска- ются по нижней трубе циклона 10 в кипящий слой 5 и по патрубку 9 выводятся из топки

кипящего слоя. Очищенные газы по трубе выхода очищенных газов 16 поднимаются и выходят из топки кипящего слоя 2 по газопроводу 19 и направляются в газовую турбину 4, после рабочего цикла в которой они сбрасываются в основную топку 1 котельного агрегата.

Таким образом, в топке кипящего слоя для сжигания твердого топлива проходит его газификация, продукты горения с высокими значениями температуры после очистки от взвешенных частичек золы поступают в газовую турбину. Ввиду действия циклона и электрофильтра с высокой степенью эффективности очищаются продукты газификации от твердых частиц, а впрыском пара или воды в гону над кипящим слоем подавляется образование окислов азота. В результате значительно снижаются вредные выбросы в атмосферу.

Формула изобретения Топка кипящего споя парогазовых установок преимущественно для сжигания низкосортных твердых топлив, содержащая ограниченную стенками камеру сгорания с зонами кипящего слоя топлива на газорасп- ределительной решетке и неполного сгорания, патрубки подвода воздуха под решетку и в зону неполного сгорания, патрубки подачи топлива в зону кипящего слоя и вывода шлака, а также циклон для очистки дымовых газов, отличающаяся тем, что, с целью снижения количества вредных выбросов в атмосферу, топка дополнительно снабжена тангенциальными завихрителями, форсунками впрыска воды и отражающим сводом, последний размещен над зоной кипящего слоя, форсунки впрыска - в зоне неполного сгорания, а топка выполнена с рубашкой воздушного охлаждения ее стенок, причем в последних разме- щены патрубки подвода воздуха, расположенные над отражающим сводом и подключенные к завихрителям, а циклон выполнен с высоковольтным электрофильтром и размещен внутри камеры сгорания.

Использование: в теплоэнергетике, в частности в топках кипящего слоя для парогазовых установок, особенно при сжигании низкосортных твердых топлив. Сущность изобретения: Топка 2 содержит камеру сгорания с зоной 5 кипящего слоя на газораспределительной решетке 6, патрубки 8 и 9 подачи топлива в зону кипящего слоя и вывода шлака соответственно. Топка 2 снабжена тангенциальными завихрителями 12 и рубашкой 13 воздушного охлаждения ее стенок, подключенными к патрубкам 20 и 18 подзода воздуха. Внутри камеры сгорания размещены отражающий свод 7 над зоной кипящего слоя, форсунки 14 впрыска охладителя и циклон 10 для очистки дымовых газов выполненный с высоковольтным электрофильтром. 1 ил.

Редактор И. Касарда

Техред М.Моргентал

Заказ 2985ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного гсомитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Корректор А. Мотыль