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

Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться в котлах, сжигающих твердое топливо.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту (прототипом) является котел с циркулирующим слоем, содержащий топку, примыкающую к газоходу, в котором последовательно установлены по меньшей мере два уловителя циркулирующих частиц, подключенных каналами возврата с регулятором расхода к топке. Уловители циркулирующих частиц выполнены в виде охлаждаемых золотоулавливаемых пучков - радиационно-конвективной поверхности нагрева котла, под которыми установлены сборные бункера с перепускными окнами и виброоснованием.

Недостатками этого котла являются низкая экономичность из-за узкого диапазона регулирования нагрузки, т.к. регулирование только общего расхода циркулирующих частиц влияет на выгорание угля в топке и не позволяет воздействовать на перераспределение тепловыделения в ради- ационно-конвективных поверхностях нагрева котла, а также сложность конструкции, т.к. при улавливании частиц только в золоу- лавливающем пучке из-за резкого роста турбулентности значительно снижается в третьем и последующих рядах эффективность улавливания частиц и требуется устанавливать большое число улавливающих рядов; сложны бункера с виброоснованием.

Целью изобретения является упрощение конструкции котла и повышение его экономичности.

Поставленная цель достигается тем, что в котле с циркулирующим слоем, содержащем топку, примыкающую к газоходу, в котором последовательно установлены по меньшей мере два уловителя циркулирующих частиц, подключенных каналами возврата с регулятором расхода к топке, причем первый по ходу газа уло.витель частиц выполнен в виде рэдиационно-конвек- тивного пучка труб, по изобретению второй уловитель частиц выполнен в виде неохлаждаемого золоуловителя, в канале которого

установлен упомянутый регулятор расхода, дополнительно каналы возврата расположены с примыканием к стенке топки, выполненной в виде экрана из труб, снабженных

со стороны каналов наклоненными вверх отбойными элементами.

Совокупность известных и новых признаков позволяет упростить конструкцию котла и повысить его экономичность.

Вместо многорядного улавливающего

охлаждаемого пучка за радиационно-кон- вективными поверхностями нагрева устанавливается неохлаждаемый уловитель. При этом из-за снижения объема дымовых

газов и отсутствия охлаждающих труб второй уловитель уменьшается по габаритам, упрощается по конструкции и одновременно повышается его эффективность улавливания частиц. Две ступени улавливания

дают два потока частиц и позволяют независимо регулировать топочный процесс (потоком частиц через первый уловитель) и тепловосприятие радиационно-конвективной поверхности нагрева (потоком частиц

через второй уловитель) и таким образом расширить диапазон регулирования нагрузки котла, а также его экономичность. Расположение каналов возврата с примыканием к обратной стороне топочных экранов увеличивает их тепловосприятие, уменьшая их габариты,

На чертеже показан продольный разрез котла с циркулирующим слоем.

Котел содержит топку 1, образованную

фронтовым 2, задним 3 и боковыми экранами. Топка примыкает к газоходу с радиаци- онно-конвективными поверхностями нагрева 4 (обычно это пароперегреватель) и конвективной шахтой 5. На выходе из топки

1 экран 3 (в схеме задний экран) разведен в фестон и на нем расположен золоулавлива- ющий пучок - первый уловитель б, который может быть выполнен также и на первых рядах труб радиационно-конвективной поверхности нагрева 4. Первый уловитель 6 может быть выполнен, например, установкой передних образующих шахматного пучка труб фестона или на первых рядах труб радиационно-конвективной поверхности 4

V-образных ребер, секционированных по высоте отбойными элементами

Второй уловитель 7 циркулирующих частиц установлен в потоке охлажденных газов, где их объем уменьшается примерно в два раза по сравнению с объемом газов за топкой, поэтому он может выполняться нео- хлаждэемым, имеет небольшие габариты и повышенную эффективность улавливания по сравнению с первым уловителем 6.

Второй уловитель 7 каналом 8 возврата циркулирующих частиц через регулятор расхода 9 подключен к каналу возврата 10 циркулирующих частиц. На чертеже канал возврата 10 циркулирующих частиц примы- кает к обратной стороне заднего экрана 3, имеющего установленные с наклоном вверх от экрана отбойные элементы 11, и соединя- етуловители циркулирующих частиц 6, 7 через побудитель движения (на схеме эжектор 12) с топкой 1. Это дополнительно упрощает конструкцию котла, т.к. за счет повышения тепловосприятия можно уменьшить поверхность гоночных экранов, а остальные три стенки канала возврата 10 закрепить непосредственно на экране 3. Канал возврата 10 циркулирующих частиц может выполняться и в виде самостоятельной конструкции. Кроме основных указанных элементов котел имеет бункер топлива 13с питателем 14, воздухораспределительную решетку 15, вентилятор 16 и др.

Предлагаемый котел работает следующим образом.

Дробленое топливо, подаваемое пита- телем 14 из бункера топлива 13, выгорает в топке 1 в потоке воздуха, нагреваемого вентилятором 16 через воздухораспределительную решетку 15. За счет потока циркулирующих частиц, который формируется из золы угля и частиц серопоглотителя и теплоотвода к фронтовому 2, заднему 3 и боковым экранам, в топке 1 поддерживается изотермический режим низкотемпературного сжигания с пониженным выделением вредных окислов серы и азота, что делает этот способ сжигания предпочтительным среди существующих. Обычно параметры топочного процесса поддерживаются на уровне: температура 800...980°С, скорость газов 3...8 м/с, уносимый размер частиц до 1...3 мм, расходная запыленность потока топочных газов на выходе из топки 2...20 кг/м3.

Далее погок топочных газов предвари- тельно очищается от крупных частиц в первом улолителе б циркулирующих частиц, выполненном в виде золоулавливающего пучка. Из-за большого размера уносимых частиц здесь легко улавливается большая

часть (75-95%) циркулирующих частиц. Это снижает теплоемкость запыленного потока газа в 2,.,10 раз, т.е. почти до уровня чистых дымовых газов, ч го облег зе и ч с паждо- ние, а также защищает последующие конструкции от износа частицами.

Запыленность потока газов мелкими частицами перед вторым уловителем 7 циркулирующих частиц при этом будет больше, чем при пылеугольном сжигании Объемное тепловое излучение запыленного потока и его степень черноты растут с увеличением концентрации частиц и уменьшением их размера. Доля радиационной составляющей при температуре 900.. 500°С в данных условиях оказывается большей или близкой к вкладу конвективной составляющей. Поэтому регулятором расхода 9, который установлен в канапе возврата 8 мелких частиц, можно эффективно регулировать восприятие радизционно-конвективних поверхностей нагрева 4 и перегрев пара Так как основная масса циркулирующих частиц (70- 95%) улавливается первым уловителем 6, такое регулирование мало влияет на сам топочный процесс, что существенно расширяет диапазон регулирования нагрузки котла и соответственно его экономичность,

Поспе разделения потоков дымовые газы охлаждаются в конвективной шахте 5, проходят санитарную очистку от летучей золы и сбрасываются в атмосферу, а циркулирующие частицы по каналу розврзта 10 эжектором 12 возвращаются в топку 1, Циркулирующие частицы при выполнении канала возврата 10 примыкающим к обратной стенке экрана 3 дополнительно охлаждаются. Эффективность их охтэ кдечия и тепловосприятие экрана возрастают при перемешивании нисходящего потока отбойными элементами 11.

Использование предлагаемого котла с циркулирующим слоем по сравнению с применением прототипа обеспечивает:

упрощение конструкции котла, а также возможность реконструкции существующих энергетических пылеугольных и газомазутных котлов, т.к. использование двухступенчатого уловителя циркулирующих частиц в виде охлаждаемого золоулавливающего пучка и инерционного уловителя лабиринтного типа позволяет расположить его непосредственно в газоходах котл«;

дополнительное упрощение конструкции котла при выполнении канала возврата циркулирующих частиц примыкающим к экрану топки;

повышение экономичности, т.к. применением регулятора расхода, который установлен в тракте возврата мелких частиц,

можно эффективно регулировать тепловос- приятие рэдиационно-конвективных поверхностей нагрева и тем самым глубоко регулировать работу котла без существенного влияния на топочный процесс.

Формула изобретения 1. Котел с циркулирующим слоем, содержащий топку, примыкающую верхней частью к газоходу, в котором последовательно установлены по меньшей мере два уловителя циркулирующих частиц, подключенные каналами возврата с регулятором расхода & топке, причем первый по ходу

газов уловитель частиц выполнен в виде ра- диационно-конвективного пучка труб, о т- личающийся тем, что, с целью повышения экономичности и упрощения конструкции, второй уловитель частиц выполнен в виде неохлаждаемого золоуловителя, на линии возврата которого установлен регулятор расхода.

2. Котел по п.1, от л ича ющийся тем, что канал возврата первого уловителя частиц расположен с примыканием к стенке топки, выполненный в виде экрана из труб, снабженных со стороны этого канала наклоненными отбойными элементами.

15

Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться в энергетических котлах, сжигающих твердое топливо. Цель изобретения - упрощение конструкции котла и повышение его экономичности. Котел содержит экранированную топку 1 и два уловителя циркулирующих частиц. Первый уловитель выполнен в виде золоулавли- вающего пучка б, расположенного на фестоне топочного экрана 3 или на первых рядах труб радиационно-конвективной поверхности 4 нагрева. Второй уловитель 7, более эффективный, установлен за радиа- ционно-конвективными поверхностями 4.