Топка для сжигания твердого топлива в кипящем слое Советский патент 1992 года по МПК F23C11/02 

Изобретение относится к устройствам для сжигания твердого топлива, а именно к устройствам с кипящим слоем и может быть использовано в металлургической и химической отраслях промышленности, на тепловых электростанциях и в котельных.

Известна конструкция топки с циркули- рующим,кипящим слоем, которая содержит вертикальную камеру кипящего слоя для сжигания твердого топлива с экранными поверхностями нагрева, установленными по периметру камеры, сопла вторичного дутья, расположенные в нижней ее части, циклон для улавливания уносимой из вертикальной камеры мелочи, выносной теплообменник, регулирующий температуру частиц, уловленных в циклоне и их долю, возвращаемую через пневматический затвор в кипящий слой, причем экранные поверхности нагрева расположены выше сопел вторичного Дутья (I).

Недостатком данной конструкции является то, что она многокорпусная и громоздкая, что усложняет ее эксплуатацию.

Известна также топка для сжигания твердого топлива в кипящем слое, представляющая собой вертикальную кольцевую камеру сгорания с газораспределительной решеткой и сепарационную шахту, образованную внутренней общей стенкой камеры сгорания. Сепарационная шахта снабжена осевым верхним патрубком для вывода газа и сообщена с камерой сгорания посредством тангенциальных перепускных окон, размещенных в верхней части камеры на общей стенке. В средней части камеры сгорания на общей стенке наклонно вниз установлено кольцевое воздушное сопло, подключенное к воздуховоду, размещенному в сепараци- онной шахте. Сепарационная шахта снабжена двумя поперечными перегородками, установленными соответственно над и под воздушным соплом с образованием ради- альнокольцевого канала, сообщающегося с воздуховодом, установленным по оси шихты и, воздушным соплом, выполненным кольцевым, причем верхняя поперечная перегородка установлена с образованием с общей стенкой сепарационной шихты кольцевого зазора (2).

Недостатком известной конструкции является то, что Сепарационная шахта находится внутри кам.еры сгорания в зоне высоких температур, что приводит к снижению срока службы и необходимости за- мены всего корпуса сепарационной шахты. 8 связи с внутренним расположением сепарационной шахты усложняется

ее обслуживание и увеличивается диаметр корпуса камеры сгорания.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой является топка для сжигания твердого топлива в кипящем слое (3). Топка содержит размещенные в вертикальном корпусе камеру сгорания с установленной в ее нижней части газораспределительной

0 решеткой, снабженной центральным патрубком вывода золы и сепарационную шахту с нижней и верхней кольцевыми полками. Над верхней кольцевой полкой расположен тангенциальный патрубок вы5 вода газов, а также узел вторичного дутья, выполненный в виде подключенных к воздуховоду и тангенциально к камере сгорания патрубков.

Недостатком данной конструкции яв0 ляется то, что Сепарационная шахта расположена внутри камеры сгорания, что вызывает трудность эксплуатации, т. к. нет доступа к ней и в случае прогара необходимо заменять весь корпус сепарацион5 ной шахты. Таким образом усложняется ее обслуживание. Кроме того, при внутреннем расположении сепарационной шахты увеличивается диаметр корпуса камеры сгорания, следовательно и габариты топ0 ки-

Цель данного изобретения - упрощение эксплуатации и уменьшение габаритов при неизменной тепловой мощности,

Поставленная цель достигается тем,

5 что в топке для сжигания твердого топлива в кипящем слое, содержащей размещенные в вертикальном корпусе камеру сгорания с установленной в ее нижней части газораспределительной решеткой, снабQ женной центральным патрубком вывода золы и По периферии камеры сгорания - сепарационную шахту с нижней и верхней кольцевыми полками, над последней из которых расположен тангенциальный патру5 бок вывода газов, а также узел вторичного дутья, выполненный в виде подключенных к воздуховоду и тангенциально к камере сгорания патрубков, согласно изобретению она снабжена панелями, установленными в сепарационной шахте вертикально и под углом к стенке с примыканием боковыми кромками к последней, верхними кромками - к верхней кольцевой полке, при этом нижние кромки панелей образуют торцевой зазор с нижней кольцевой полкой сепарационной шахты, в зоне которого по периметру камеры сгорания расположены патрубки узла вторичного дутья, оси которых ориентированы противоположно ориентации панелей сепарацион0

5

ной шахты, а угол, образованный каждой панелью и касательной, проходящей через точку примыкания панели к стенке сепарационной шахты, составляет 30,..60°.

Установка в сепарационной шахте па- нелей вертикально и под углом к стенке обеспечивает упрощение эксплуатации топки, т. к. при выходе из строя одной или нескольких панелей они легко демонтируются и заменяются на новые. Вертикальные панели выполняют одновременно две функции: обеспечивают улавливание частиц топлива и возвращение их на дожигание в камеру кипящего слоя и являются экранными поверхностями нагрева, обеспечиваю- щими интенсивный теплообмен с газами, в результате которого достигается возможность уменьшить габариты топки при сохранении тепловой мощности. Расположение патрубков вторичного дутья по периметру камеры сгорания в торцевом зазоре между нижними кромками панелей и нижней кольцевой полкой сепарационной шахты обеспечивает закрутку газов в вертикальной камере сгорания, рециркуляцию газового потока из верхней части сепарационной шахты в ее нижнюю часть и интенсифицирует теплообмен газов с вертикальными панелями. Все это повышает степень выгорания газообразных горючих компонентов и по- зволяет при сохранении тепловой мощности уменьшить габариты топки. Расположение осей патрубков вторичного дутья противоположно ориентации панелей сепарационной шахты, угол наклона кото- рых к внутренней стенке корпуса сепараци- онной шахты составляет 30...60°, обеспечивает закрутку газового потока в сепарационной шахте, перемещение частиц за счет центробежных сил к корпусу сепара- ционной шахты и попадание их в полости, образованные этими панелями.

Установка вертикальных панелей к внутренней стенке корпуса сепарационной шахты под углом 30° уменьшает площадь захвата частиц топлива и, следовательно, эффективность улавливания частиц топлива. При угле наклона 60° снижается эффективность улавливания частиц, т. к. в углах

многогранника появляются застойные зоны, затрудняющие попадание частиц в полости и способствующие их выносу с потоком воздуха из топки,

На фиг. 1 изображен продольный разрез топки для сжигания твердого топлива в кипящем слое; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Топка для сжигания твердого топлива в кипящем слое содержит вертикальную камеру сгорания 1, газораспределительную

5 10 15 20 5 о 5 п

.,-

0

5

решетку 2, патрубок вывода золы 3, сепара- ционную шахту 4, расположенную с наружной стороны вертикальной камеры сгорания

I.На внутренней стенке сепаозционной шахты 4 под углом к ней, равном 30°, вертикально установлены двенадцать панелей 5, образующих полости 6 для захвата уносимого из кипящего слоя твердого топлива, ограниченные верхней 7 и нижней 8 кольцевыми полками. Между нижними кромками панелей 5 и нижней кольцевой полкой 8 сепарационной шахты имеется торцевой зазор 9, в зоне которого по периметру камеры сгорания 1 установлены патрубки 10 для ввода вторичного дутья. Над верхней кольцевой полкой 8 установлен тангенциальный патрубок вывода газов 11.

Топка для сжигания твердого топлива в кипящем слое работает следующим обра- зом.

Через газораспределительную решетку 2 в вертикальную камеру сгорания 1 снизу подают часть необходимого для горения топлива воздуха, который псевдоожижает частицы топлива. Газообразные продукты неполного сгорания топлива и часть твердых частиц (кокосовый остаток топлива, зола) выносится из кипящего слоя в сепарационную шахту 4, где они смешиваются с потоком вторичного воздуха, подаваемого через патрубки 10, и догорают. Зола, образованная .при сгорании твердого топлива, выводится через патрубок 3. Вторичный воздух, подаваемый через патрубки 10, образует закрученный восходящий поток газа, крутка которого дополнительно усиливается тангенциальным отсосом газообразных продуктов сгорания через верхний патрубок

I1.Уносимые из кипящего слоя частицы недогоревшего топлива (коксовый остаток), попадая в закрученный газовый поток, вовлекаются во вращающееся движение вокруг оси сепарационной шахты 4. Такое движение частиц приводит к возникновению центробежных сил, под действием которых частицы отбрасываются в периферийную зону сепарационной шахты 4,-где они попадают в полости б, образованные панелями 5. После попадания в полости 6 частицы под воздействием силы тяжести, а также сопутствующих нисходящих потоков части газов. движутся вниз по кольцевому зазору 9, где образуется разрежение благодаря эжекти- рующему эффекту, создаваемому воздухом вторичного дутья. После прохода через кольцевой зазор 9 частицы вновь попадают в камеру сгорания 1 в зону кипящего слоя, откуда с помощью восходящего и закрученного газового потока вновь выносятся в сепарационную шахту 4. Тем самым

осуществляется рециркуляция несгоревших частиц коксового остатка в высокотемпературной зоне камеры сгорания 1. Рециркуляция частиц коксового остатка продолжается до тех пор, пока в результате сгорания и уменьшения их размеров центробежные силы уменьшатся настолько, что сепарация в периферийную зону в пределах камеры сгорания 1 будет невозможной.

Использование заявляемой топки для сжигания твердого топлива в кипящем слое обеспечивает в сравнении с прототипом следующие преимущества:

-упрощение эксплуатации;

-увеличение межремонтных периодов;

-уменьшение габаритов топки при сохранении тепловой мощности.

Формула изобретения 1. Топка для сжигания твердого топлива в кипящем слое, содержащая размещенные в вертикальном корпусе камеру сгорания с установленной в ее нижней части газораспределительной решеткой, снабженной патрубком вывода золы, и по периферии камеры сгорания - сепарационную шахту с

нижней и верхней кольцевыми полками, над последней из которых расположен тангенциальный патрубок вывода газов, а также узел вторичного дутья, выполненный в виде

подключенных к воздуховоду и тангенциально к камере сгорания патрубков, отличающаяся тем, что, с целью упрощения эксплуатации и уменьшения габаритов при неизменной тепловой мощности, она снабжена панелями, установленными в сепара- ционной шахте вертикально и под углом к стенке с примыканием боковыми кромками к последней, верхними кромками - к верхней кольцевой полке, при этом нижние

кромки панелей образуют торцевой зазор с нижней кольцевой полкой сепарационной шахты, в зоне которого по периметру камеры сгорания расположены патрубки узла вторичного дутья, оси которых ориентированы противоположно ориентации панелей сепарационной шахты.

2. Топка по п. 1, отличающаяся тем, что угол, образованный каждой панелью и касательной, проходящей через

точку примыкания панели к стенке сепарационной шахты, составляет 30-60°.

Б-Ј

Использование: в металлургической и химической отраслях промышленности, на тепловых электростанциях и в котельных. Сущность изобретения: в топке для сжигания твердого топлива в кипящем слое, содержащей вертикальную кольцевую камеру сгорания (I) с газораспределительной решеткой (2) и верхним патрубком (И) для вывода газов, сепарационную шахту (4) и узел вторичного дутья, подключенный к воздуховоду. Сепарационная шахта (4) расположена между верхним патрубком (II) для вывода газов и узлов вторичного дутья с наружнбй стороны вертикальной кольцевой камеры сгорания (I). На внутренней стенке шахты (4) под углом к ней установлены вертикальные панели, образующие полости для захвата уносимого из кипящего слоя твердого топлива. Верхний патрубок (II) установлен тангенциально к корпусу вертикальной кольцевой камеры сгорания, а узел вторичного дутья выполнен в виде патрубков (10), расположенных по периметру вертикальной кольцевой камеры сгорания (I). 1 з. п. ф-лы, 3 ил. i л VeDCQco з -; -2 ч VI VI Os CJ VI СА)

А±

Фиг. 2

Ю