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

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котельной технике, а также в устройствах кипящего слоя.

Известны топки с кипящим слоем, содержащие камеру сгорания с размещенным под ней бункером, подключенным к устройству выгрузки материала из него, и провальной газораспределительной решеткой, подключенной к воздушному коробу 1.

Недостатком указанных топок является пониженная надежность вследствие возможности залегания крупных частиц материала /золы/ на решетке.

Известна также топка кипяЩегбТлоя, содержащая камеру сгорания с устройством ввода топлива и расположенными под ней бункером, подключенным к устройству выгрузки материала из него, и провальной газораспределительной решеткой, выполненной в виде параллельно установленных воздухоподводящихтруб, имеющих выхлопные и впускные участки, последними из которых они закреплены в противолежащих

одна другой стенах камеры сгорания и подключены к устройствам подачи воздуха. 2

Недостатками известного устройства являются пониженная экономичность и надежность вследствие недостаточного охлаждения материала, выгружаемого из бункера, и возможности шлакования при неравномерном распределении воздуха в наклонном положении воздухоподводящих труб.

Цель изобретения - повышение экономичности и надежности.

Цель достигается тем, что в топке кипящего слоя, содержащей камеру сгорания с устройством для ввода топлива и расположенными под ней бункером, подключенным к устройству выгрузки материала из него, и провальной газораспределительной решеткой, выполненной в виде параллельно установленных воздухоподводящих труб, имеющих выхлопные и впускные участки, последними из которых они закреплены в противолежащих одна другой стенах камеры сгорания и подключены к устройствам

Ё

VI

О

ел о

VI

подачи воздуха, воздухоподводящие трубы размещены, по крайней мере, в трех ярусах, расстояния между противолежащими выхлопными участками труб которых увеличиваются по мере увеличения высоты яруса.

Выхлопные участки воздухоподводя- щих труб, закрепленных в пролетах стен камеры , могут быть выполнены в виде колен с углом изгиба 90 градусов, а выхлопные участки труб, закрепленных в примыкающих к углам камеры сгорания частях стен, могут быть выполнены в виде колен с углом изгиба, изменяющимся от 90 до 0 градусов, например, 45 и 0 градусов.

Выхлопные участки труб, закрепленных в одной стене, могут быть ориентированы противоположно ориентации выхлопных участков труб, закрепленных в противолежащей стене.

Воздухоподводящие трубы могут быть закреплены в противолежащих стенах камеры сгорания с возможностью их поворота вокруг собственных продольных осей.

Выхлопные участки воздухоподводящих труб среднего яруса могут быть ориентированы в горизонтальной плоскости, а выхлопные участки воздухоподводящих труб нижнего и верхнего ярусов ориентированы в наклонных плоскостях к горизонтальной плоскости среднего яруса.

Воздухоподводящие трубы, имеющие выхлопные участки с углом изгиба менее 90 градусов или в виде прямых труб, могут быть снабжены ворошителями, выполненными в виде пластин, прикрепленных к трубам по диаметрально противолежащим образующим наружной поверхности последних или в виде штуцеров для выхлопа воздуха в камеру сгорания.

К впускным участкам воздухоподводящих труб могут быть прикреплены рычаги устройства поворота труб, снабженные впускными окнами, соосными с отверстиями труб, сечения которых выполнены равновеликими с трубами, расположенными в нижнем ярусе, и уменьшающимися в остальных ярусах, по мере увеличения высоты последних.

Топка может быть снабжена перегородками, которые делят устройства подачи воздуха на автономно подключенные к источнику воздуха секции, сообщающиеся с воздухоподводящими трубами соответствующих ярусов.

Стены камеры сгорания топки могут быть выполнены в виде мембранных трубчатых панелей, включенных по хладагенту в контур циркуляции котла, из плоскости которых могут быть выведены вобьем бункера и снова заведены, например, в коллектор панелей отдельные трубы панелей.

На торцы коллекторов стен камеры сгорания могут быть одеты торообрэзные колпаки, которые герметично соединены с последними и с поперечными им мембранными стенами.

Стенки бункера и устройства подачи воздуха, а также перегородки последнего могут быть снабжены гофрами, компенсирующими разность тепловых удлинений в ме0 стах соединения их с охлаждаемыми мембранными стенами камеры сгорания.

Заявленная топка кипящего слоя с провальной газораспределительной решеткой из параллельно установленнь по крайней

5 мере, в трех ярусах воздухоподводящих труб, расстояния между противолежащими и противоположно ориентированными выхлопными участками которых увеличиваются по мере увеличения высоты ярусов,

0 впускными участками которые закреплены в противолежащих стенах топки с возможностью их поворота относительно собственных продольных осей, позволяет повысить экономичность и надежность за счет преоб5 разования кипящего слоя в мигрирующий и встречно взаимодействующий фонтанирующий слой, что соответствует критериям новизны и существенные отличия.

На фиг. 1 показана топка в вертикаль0 ном разрезе; на фиг. 2 - вертикальный разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 - горизонтальный разрез Б-Б фиг. 1.

Топка содержит камеру сгорания 1 с устройством 2 для ввода топлива, с возмож5 ностью ввода сорбента или инертного материала, расположенными под ней бункером 3, подключенным к устройству выгрузки материала из него /на чертеже не показано/, и провальной газораспределительной ре0 шеткой 4, выполненной в виде параллельно установленных по крайней мере, в трех ярусах воздухоподводящих труб 5, имеющих выхлопные участки 6 и впускные 7 участки, последними из которых они закреплены в

5 противолежащих одна другой стенах 8 и 9 камеры сгорания 1 и подключены к устройствам 10 для подачи воздуха.

К впускным участкам 7 труб 5 прикреплены рычаги 11 устройства поворота труб 5,

0 снабженные окнами 12, 12 и , соосными с отверстиями труб 5, которые 12 выполнены равновеликими с последними в нижнем ярусе и, уменьшающимися 12 и 12 в остальных ярусах, по мере увеличения

5 высоты последних.

Устройства 10 разделены перегородками 13 на секции 10, 10 и 10 соответствующих ярусов, которые автономно подключены к источнику воздуха. Стены 8 и 9 камеры сгорания 1, а также им поперечные

стены, выполнены в виде мембранных трубчатых панелей, включенных по хладагенту в контур циркуляции котла. Из плоскости стен 8 и 9 выведены в объем бункера 3 крайние трубы 14, которые подключены к нижним коллекторам 15 этих стен, в средней части последних.

На торцы коллекторов 15 одеты торооб- разные колпаки 16, которые герметично соединены с последними и с поперечными им мембранными стенами камеры сгорания 1. Воздухоподводящие трубы 5, выхлопные участки 6 которых выполнены с углом изгиба менее 90, например, 45 и 0 градусов, снабжены ворошителями 17, выполненными из пластин, прикрепленных к трубам по диаметрально противоположным образующим их поверхности, или штуцеров для выхлопа воздуха в камеру сгорания. Стенки бункера 3, устройства 10 и перегородки 13 снабжены гофрами 18.

Топка работает следующим образом.

Воздухоподводящие трубы 5 газораспределительной решетки 4 устанавливают в положение, соответствующее расположению их выхлопных участков 6 среднего яруса в горизонтальной плоскости, а выхлопных участков о труб 5 верхнего и нижнего ярусов в наклонных плоскостях по отношению к горизонтальной плоскости среднего яруса, причем с ориентацией всех выхлопных участков 6 труб 5 в одном направлении вдоль периметра поперечного сечения камеры сгорания 1, а трубы панелей стен 8 и 9 и им поперечных стен камеры сгорания 1, включая крайние трубы 14 и коллекторы 15 заполняют хладагентом, например водой.

Бункер 3 и часть камеры сгорания 1, расположенную выше газораспределительной решетки 4, через устройство 2 заполняют инертным материалом, например кварцевым песком, который известным способом разогревают до температуры достаточной для воспламенения в среде воздуха топлива, подлежащего сжиганию, например с помощью подачи через устройство 10, впускные 7 и выхлопные 6 участки труб 5 предварительно нагретого от постороннего источника воздуха, вызывающего псевдоожижение материала слоя над трубами 5 и быстрый разогрев его до указанной температуры.

Через устройство 2 в камеру сгорания 1 подают топливо, которое воспламеняется и горит в кипящем слое, температуру в котором поддерживают и контролируют, например на 200-300 градусов Цельсия ниже температуры начала размягчения золы топлива, исходя из условия предотвращения

шлакования, с корректировкой на условия предотвращения разложения гипса при избирательном поглощении вредных окислов серы известняком, а также из условия предотвращения образования окислов азота в недопустимо больших концентрациях и количествах.

Поскольку Воздухоподводящие трубы 5 размещены в различных ярусах по высоте

0 камеры сгорания 1, причем с увеличивающимися по мере увеличения высоты ярусов расстояниями между их противолежащими выхлопными участками 6 труб 5, а последние в каждом ярусе впускными участками 7

5 соединены с автономно подключенными к источнику подачи воздуха секциями устройства 10, то кипящий слой в камере сгорания 1 может быть преобразован в классический фонтанирующий слой, имеющий централь0 ные восходящие потоки воздуха, истекающие из выхлопных участков 6 труб 5 нижнего яруса с повышенными скоростями, которые необходимы для псевдоожижения самых крупных частиц сжигаемого топлива,

5 и периферийные нисходящие потоки воздуха, истекающие из выхлопных участков 6 труб 5 верхнего яруса, которые даже при пониженных скоростях потока воздуха способствуют интенсификации поперечной

0 циркуляции материала слоя в камере сгорания 1 и предотвращению агломерации и шлакования на границе раздела кипящего и некипящего слоев.

Кроме того, ориентация выхлопных уча5 стков 6 труб 5, закрепленных в одной стене 8, противоположно ориентации выхлопных участков 6 труб 5, закрепленных в противолежащей стене 9, позволяет преобразовать классический фонтанирующий слой в миг0 рирующий фонтанирующий слой, который перемещается вдоль периметра поперечного сечения камеры сгорания 1, что позволяет более длительно удерживать в слое мелкие частицы топлива и сорбента, а также

5 позволяет поддерживать повышенные скорости псевдоожижения и интенсифициро- ват измельчение частиц в центральной, нижней части камеры сгорания 1, в нижнюю часть которой способны проникать только на0 иболее крупные частицы, поскольку в этой части осуществляется встречно-смещенное (перекрестное) взаимодействие восходящих потоков воздуха, истекающих из противоположно ориентированных, противолежащих

5 выхлопных участков 6 труб 5 нижнего яруса, с повышенными скоростями.

При этом камера сгорания 1 оказывается эффективным устройством для сжигания топлива и эффективным измельчителем топлива или сорбента, в результате чего повышается экономичность и надежность топки за счет уменьшения недожога топлива и более глубокого избирательного поглощения сорбентом вредных газов, например известняков - окислов серы, предотвращения агломерации и шлакования, уменьшения затрат на подготовку топлива и сорбента перед вводом в топку для проведения экологически почти чистого сжигания.

Экономичность и надежность топки еще более повышается за счет крепления воздухоподводящих труб 5 в стенах 8 и 9 камеры сгорания 1 с возможностью их поворота относительно собственных продольных осей, а также за счет выполнения выхлопных участков 6 этих труб 5, закрепленных в пролетах стен 8 и 9, в виде колен, изогнутых под углом 90 градусов и снабжение прямых и изогнутых на угол менее 90 градусов выхлопных участков 6 труб 5, закрепленных в частях стен, примыкающих к двум накрест лежащим углам поперечного сечения камеры сгорания 1 ворошителями 17, позволяющими вместе с коленами под 90 градусов осуществлять ворошение слоя в камере сгорания 1, при соответствующих реверсивных поворотах труб 5, например, с помощью привода рычагов 11 поскольку при- ворошении слоя улучшается проходимость материала слоя между трубами 5 из камеры сгорания 1 в бункер 3, а решетка 4 путем установки ее труб 5 в соответствующее положение за счет поворота может быть настроена на оптимальный режим работы /псевдоожижения и измельчения топ- лива и сорбента/ в зависимости от физико-химических свойств топлива и сорбента.

Кроме того, повышению экономичности топки путем охлаждения материала перед его выгрузкой из бункера 3 способствуют, образующие развитую поверхность теплообмена в камере сгорания 1 и бункере 3 воздухоподводящие трубы 5, а также, включенные в контур циркуляции котла по хладагенту, мембранные трубчатые панели с коллектором 15 и выведенными из плоскости панелей в бункер 3 крайние трубы 14, с последующей заводкой в коллектор 15 из последнего.

Снабжение стенок бункера 3, устройства 10, перегородок 13 гофрами 18, а также снабжение топки горообразными колпаками 16, одетыми на торцы коллекторов 15, позволяет повысить надежность за счет снижения напряжений в местах соединения упомянутых стенок с мембранными стенами камеры сгорания 1, поскольку эти соединения оказываются выведенными из зоны соединения донышка с обечайкой коллектора

15, а гофры 18 позволяют компенсировать разность тепловых удлинений соединяемых упомянутых элементов.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1.Топка кипящего слоя, содержащая камеру сгорания с устройством ввода топлива и расположенными под ней бункером, подключенным к устройству выгрузки

из него материала, и провальной газораспределительной решеткой, выполненной в виде параллельно установленных воздухоподводящих труб, имеющих выхлопные и впускные участки, последними из которых

трубы закреплены в противолежащих стенках камеры сгорания, снабжены устройствами поворота вокруг оси и подключены к устройствам подачи воздуха, отличающаяся тем, что, с целью повышения

экономичности и надежности путем снижения недожога, шлакования и вредных выбросов, воздухоподводящие трубы размещены по высоте по крайней мере тремя- нижним, средним и верхним ярусами,

при этом расстояние между выхлопными участками противолежащих труб увеличивается снизу вверх от нижнего к верхнему ярусу.

2.Топка по п. 1,отличающаяся тем, что выхлопные участки воздухоподводящих труб, закрепленных в среднем и крайних участках каждой стены камеры сгорания, выполнены в виде колен с углом изгиба 90°, изменяющимся в диапазоне

90-0°.

3.Топка по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ а я- с я тем, что выхлопные участки воздухоподводящих труб, закрепленных в одной стене, ориентированы противоположно ориентации выхлопных участков труб, закрепленных в противолежащей стене.

4.Топка по пп. 1-3, отличающая- с я тем, что ось поворота каждой воздухо- подводящей трубы совпадает с продольной

осью последней.

5.Топка по пп. 1-4, отличающая- с я тем, что оси выхлопных участков воздухоподводящих труб среднего яруса расположены в горизонтальной плоскости, а оси

выхлопных участков труб верхнего и нижнего ярусов расположены в наклонных плоскостях по отношению к горизонтали.

6.Топка по пп. 1-5, отличающая- с я тем, что воздухоподводящие трубы, имеющие выхлопные участки с углом изгиба, изменяющимся в диапазоне 90-0°,снабже- ны ворошителями, выполненными из пластин или штуцеров, прикрепленных к трубам по диаметрально противолежащим образующим их наружной поверхности.

7.Топка по пп. 1-6, отличающая- с я тем, что устройства поворота труб выполнены в виде рычагов, прикрепленных к впускным участкам труб, с соосными с последними впускными окнами, проходные сечения которых в нижнем ярусе выполнены равновеликими проходным сечениям труб и в остальных ярусах уменьшающимися снизу вверх.

8.Топка по пп. 1-7, о т л и ч а ю щ а я- с я тем, что устройства подачи воздуха выполнены в виде отдельных секций, автономно подключенных к источнику воздуха и к воздухоподводящим трубам соответствующего яруса, и отделенных одна от другой перегородками.

5

9.Топка по пп. 1 -8, о т л и ч а ю щ а я- с я тем, что стены камеры сгорания топки выполнены в виде панелей из мембранных труб, подключенных к коллекторам, причем нижние участки части труб панелей отогнуты из плоскости последних в обьем бункера.

10.Топка по п. 9, отличающаяся тем, что торцы коллекторов панелей обрамлены торообразными колпаками, герметично соединенными с коллекторами и. соответствующими панелями.

11.Топка по пп. 1-10, отл имеющая- с я тем, что стенки бункера, устройства подачи воздуха и перегородки последнего выполнены с гофрами, расположенными в местах примыкания указанных стенок и перегородок к панелям.

Использование изобретения: теплоэнергетика, котельная техника. Сущность изобретения: воздухоподводящие трубы расположены по крайней мере тремя ярусами и выполнены с выхлопными участками, ориентированными в одном направлении вдоль периметра камеры сгорания. При этом трубы подключены к автономным секциям воздухоподающих устройств, что позволит преобразовать кипящий слой в мигрирующий фонтанирующий слой и более длительное время удерживать в слое мелкие частицы топлива и сорбениса, что повысит экономичность топки. 10 з.п ф-лы, 3 ил.

д1

&иг. /

ЈЈ

Z/L

,

IM) S

Uuy

fr..

СЙ81С

j-u U) (rir rt1765617

Д-А