Котел для слоефакельного сжигания твердого топлива Советский патент 1993 года по МПК F23C11/02 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при сжигании грубрдробленогр твердого топлива в котельных установках тепловых электростанций, промышленных и отопительных котельных, паровых и водогрейных котлах.

Цель изобретения - повышение экономичности котла за счет уменьшения недожога в удаляемом шлаке и уменьшения выноса мелких пылевидных частиц золы и топлива.

На фйг.1 представлен котел для слоефа- кельного сжигания твердого топлива; на фиг.2 и 3 - варианты устройства жалюзий- ных решеток; на фиг.4 - разрез А-А жалю- зийных решеток фиг,3; на фиг.5 - представленная на фиг.1 зона, ограниченная двумя параллельно и вертикально расположенными жалюЭийными решетками с уклоном жалюзей в сторону слоя топлива; на фигб - разрез Б-Б зоны представленной на фиг.5.

Котел работает следующим образом.

В- первой зоне прогрев, возгонку летучих и провеивание мелких Пылевидных фракций осуществляют в верхней части то- почной камеры в слое грубодробильного топлива на охлаждаемой жалюзийной решетке 1, расположенной под углом 35-55° относительно горизонтальной оси, за счет рециркуляции горячих дымовых газов сквозь слой топлива..

Подсушенное, проведенное от мелких пылевидных фракций и уже без летучих горючих топливо (коксовый остаток) в нижнем . конце верхней жалюзийной решетки 1 на- правляют под действием гравитационных сил в зону ограниченную двумя параллельно вертикально расположенными охлаждаемыми жалюзийными решетками б и 7 с уклоном жалюзей в сторону слоя.

Сквозь нижний зазор между вертикальными жалюзийными решетками под действием гравитационных сил топливо направляют во вторую зону -. на нижнюю жалюзийную охлаждаемую решетку 8 рас- положенную также под углом 35-55° с укло ном, противоположным верхней решетке.

На нижней решетке осуществляют (основную) стадию сжигания - выгорание основной углеродной части топлива.

Пройдя вторую зону сжигания на нижней решетке, топливо через зазор 10 между нижним концом решетки и фронтовой стеной топки, ссыпают на уступ 11, выполненный на фронтовой стенке топки под нижним концом нижней решетки 8.

С уступа шлак и остатки на выгоревшего на решетке топлива струями воздуха сдувают в зону расположенную под нижней решеткой - вихревую камеру сгорания 13. куда

подают также выделившиеся из топлива .на верхней решетке 1 летучие с отвеянными мелкими пылевидными частицами топлива, а также воздух, необходимый для горения.

В камере 13 под нижней решеткой 8 осуществляют третью завершающую стадию сгорания топлива в вихревом факеле, в котором сгорают выделившиеся из топлива летучие и мелкие пылевидные частицы первой стадии с дожиганием остатков топлива после второй стадии сжигания.

Образующийся в вихревой камере 13 шлак по мере укрупнения частиц за счет налипания к ним находящихся в жидко.плав- ком состоянии более мелких выпадает на скаты 14 холодной вороки, который затем удаляют из топки.

Газообразные продукты сгорания - дымовые газы с частицами летучей золы и остатком воздуха из вихревой камер-ы проходят через жалюзи в нижней решетке 8 и слой топлива на ней.

При этом Избыточный кислород в газообразных продуктах сгорания, покидающих вихревую камеру, проходя через слой топлива на нижней решетке, обеспечивает горение топлива на ней. Летучую золу, выносимую из вихревой камеры газообраз-, ными продуктами сгорания, улавливают слоем топлива на нижней решетке.

Газообразные продукты сгорания, выходящие из слоя топлива на нижней решетке, разделяют на два потока:

. - один поток направляют сквозь слой топлива на верхней решетке № 1 (рецирку- лирующие дымовые газы);

-другой поток направляют через вертикальный слой угля между двумя параллельными жалюзийными решетками б и 7, которые поступают в конвективные поверхности нагрева котла с дальнейшим удалением в атмосферу. Содержащиеся в потоке мелкие эоловые частицы, вынесенные из нижнего слоя топлива, задерживаются в вертикальном слое топлива.

Окислы азота, которые образуются в вихревой камере 13 при высокой температуре сгорания топлива, разлагаются при прохождении их сквозь слой топлива на нижней решетке 8 и при прохождении их сквозь вертикальный слой топлива 6 и 7. Окислы серы, содержащиеся в дымовых газах при сжигании сернистых топлив, нейтрализуют добавляя в топливе известняк.

Движение охлаждающей среды, а горизонтально расположенных трубах жалюзий- ных решеток 1,6,7.8 и переливного порога 4 осуществляют принудительно путем разности давлений. Эти трубы используют в качестве экономэйзерных или пароперегрева- тельных поверхностей.

При продольном расположении труб в наклонных жалюзийных решетках 1,8 и вертикальном расположении труб в жалюзийных решетках 6,7 и в охлаждаемом переливном пороге 4 трубы включают в контуры естественной циркуляции,

Котел для способа слоефакельного сжигания твердого топлива содержит верхнюю наклонную жалюзийную решетку 1, установленную под углом 35-55° естественного откоса, обеспечивающего перемещение грубодробленого топлива под действием гравитационных сил, с уклоном от фронтовой стенки-2 к задней стенке 3 топки, переливной охлаждаемый порог 4 с горизонтальными или вертикальными трубами установлен вертикально над нижним концом верхней решетки 1; дутьевой коллектор с соплами 5. установленный над нижним концом верхней решетки 1 перед переливным порогом 4;

переднюю вертикальную охлаждаемую жалюзийную решетку 6, установленную под нижним концом вертикальной решетки 1;

заднюю вертикальную охлаждаемую решетку выполненную в плоскости задней стенки топки напротив решетки б с уклоном жалюзей в решетках 6 и 7 выполненными в сторону пространства между этими решетками;

нижнюю наклонную охлаждаемую жалюзийную решетку 8, установленную также под углом откоса с уклоном 35-55° относительно горизонтальной оси от задней стенки 3 направленной к фронтовой стенке 2.

Между верхним концом нижней наклонной жалюзийной решетки 8 и нижним концом передней вертикальной жалюзийной решетки б имеет зазор 9. Между нижним концом нижней наклонной жалюзийной решетки 8 и фронтовой стеной 2 имеется зазор

Ю- -,... . Под зазором 10 в фронтовой стене 2

выполнен уступ 11.

Над уступом 11 под зазором 10 установлены дутьевые сопла с коллектором 12.

Под нижней наклонной жалюзийной решеткой 8 вихревая камера сгорания 13 образуемая боковыми, фронтовой 2 и задней 3, стенами.

Фронтовая 2 и задняя 3 стенки топки в нижней части имеют скаты 14, образующие холодную воронку котла с факельным сжиганием твердого топлива.

Под нижним концом наклонного ската задней стенки 3 расположена горелка 15, ось которой направлена параллельно наклонному скату фронтовой стенки 2.

Дымосос рециркуляции 16, направляющий пылегазовую смесь в горелку 15 и дутьевой вентилятор 17, подающий горячий воздух подогреваемый в воздухоподогрева- 5 тель 18, размещенный в газоходе 19 конвек- тивных поверхностей нагрева, в котором размещены пароперегреватель 20 и экономайзер 21.

Котел для слое-фэкельного сжигания 0 твердого топлива также содержит бункер угля 22 с питателем угля 23 с щелеобразной течкой 24 и шибером 25 выполненными на всю ширину топки котла. Ширмовые поверхности 26 и 27, размещены соответственно

5 под верхней 1 и нижней 8 наклонными жа- люзийными решетками, а поверхность нагрева 28 размещена над нижней жалюзийной решеткой 8.

Охлаждаемые решетки 1,6,7,8 выполне0 ны из охлаждаемых (экранных) труб с приваренными к ним пластинками-жалюзями. Трубы с движущейся охлаждающей средой ориентированы либо поперек, либо вдоль решетки. При ориентирований охлаждаю5 щих труб поперек решетки, к каждой трубе . приварены диаметрально противоположно две полосы или плавниковые трубы. Плоскости приваренных к трубам полос расположены под углом 0-10° к плоскости решетки

0 (фиг.2). При ориентировании охлаждающих труб вдоль решетки жалюзи выполнены в виде полос с овальными прорезями в них (см. фиг.4) для одевания и приваривания на трубы. При этом продольные стороны полос

5 гасположены перпендикулярно трубам, а плоскости полос расположёны под углом О - .- 10° к осям труб (см. фиг.З), Пластина полосы с овальными прорезями может быть разрезана вдоль по осевой линии на две гребенки

0 с полуовальными вырезами. Жалюзийные решетки выполнены с приваркой пластин к трубам только с одной верхней стороны ре-1 шетки как в случае поперечного, так ив случае продольного расположения труб. Ох5 лаждаемый переливной порог 4 может быть выполнен как с горизонтальным, так и с вертикальным расположением труб. В промежутках между трубами помещены металлические пластины, привариваемые кобоим

0 смежным трубам.

В системе подачи топлива грубодробле- ное топливо из бункера 22 питателем 23 подается на всю ширину топки в вертикальную щелеобразную течку 24, в которой за5 данный уровень топлива поддерживается посредством регулирования производительности питателя 23 путем изменения скорости его вращения.

Из течки 24 топливо поступает на верх- ; нюю подвижную охлаждаемую жалюзийную решетку 1, установленную под углом 35-55°. Толщина слоя угля на решетке 1 регулируется перемещением шибера 25 в вертикальном направлении..

Перемещаясь под действием гравитационных сил слой топлива на верхней решетке 1, упирается в переливной порог 4.

За счет разряжения, создаваемого дымососом рециркуляции 16. Часть горячих дымовых газов просасывается сквозь щели между жалюзями в реи..ткё 1 и поры в слое топлива на этой решетке. За счет этого осуществляется прогрев топлива его подсуши- вание, вынос из слоя мелких пылевидных фракций и возгонка летучих, содержащихся в топливе. ...

За счет подачи под напором в коллектор с соплами 5 дымовых газов (например от напорного патрубка дымососа рециркуляции 16 или от специально установленного для этой цели вентилятора с забором дымовых газов из газохода.конвективных поверхностей нагрева 19). Слой топлива, находящийся на решетке 1 в нижнем ее конце приходит в кипящее (псевдоожиженное) состояние с фонтанированием. При этом происходит окончательное про.веивание грубодробленого и подсушенного угля от мелких пылевидныхчастиц, а также перелив топлива через порог 4 в пространство между порогом 4 и задней стенкой 3 и далее в пространство между жалюзийными решетками 6 и 7.. . Мелкодробленое и провеянное от мелких пылевидных частиц топливо, заполняющее пространство между жалюзийными решетками 6 и 7, выполняя функцию зернистого фильтра, очищает дымовые газы, поступающие из пространства между жалюзийными решетками 1 и 2 в газоход 19 конвектианых поверхностей нагрева от частиц мелкой летучей золы и газообразных окислов азота путем восстановления их углеродом угля, а окислов серы путём взаимодействия их с окислами кальция содержащегося либо в золе топлива, либо в известняке, добавляемом в топливо.

:Из пространства между жалюзийными решетками б и 7 через зазор 9 уголь поступает на нижнюю подвижную жалюзийную решетку 8, установленную под углом 35- 55°, по которой перемещается за счет гравитационных сил.

На решетке 8 происходит выгорание основной массы коксового остатка топлива.

Для поддержания температуры горения угля в слое на. решетке 8 на уровне (600- 900°С исключающем спекание золовых ча- дтйц топлива, которое может затруднять перемещение топлива по решетке, образование окислов азота, и для обеспечения теп- лоотвода со стороны решетки 8, над ней помещают трубы поверхности теплообмена 28, которые располагают в слое торящего

топлива,.

С нижнего конца решетки 8 раскаленные частицы шлака вместе с недогоревшими частицами угля через зазор 10 между нижним концом решетки 8 и фронтовой

стенкой 2 ссыпается на уступ 11, выполненный в фронтовой стене 2 под зазором 10.

С уступа 11 раскаленный шлак вместе с недожогом сдувается горячим воздухом вы- ходящим из дутьевых сопэл коллектора 12.

Горячий воздух В коллектор 12 поступает под напором дутьевого вентилятора 17 после подогрева его в воздухоподогревателе 18.

С уступа 11 раскаленный шлак с недожогом попадает в вихревую камеру 13, куда через горелку 15 подаётся дымососом ре- . циркуляции 16.

Пылегазовая смесь, выделившаяся из слоя угля на решетке 1 и горячий воздух

после воздухоподогревателя 18. Частицы шлака с недожогом увлекаются в вихревое движение в камере 13, при котором происходит их дробление от соударения со стенками топки, ограничивающими вихревую

камеру, и друг с другом.

При этом обнажаются нев ыгоревшие участки частиц, которые догорают в вихревом факеле вместе с летучими горючими и пылевидными частицами топлива, поступающими в вихревую камеру 13 через горелку

15 : . : .

Воздух, поступающий из сопел коллектора 12 в верхнюю часть вихревой камеры 13, снижает температуру дымовых газов перед решеткой 8 что способствует затвердеванию золовых частиц, содержащихся в дымовых газах, поступающих и щели между жалюзями решетки 8 и исключает ее зашла- ковывание.

Если снижение температуры газов перёд решеткой 8 за счет поступления воздуха из сопел коллектора 12 недостаточно для исключения шлакования решетки 8, то в верхней части вихревой камеры 13 под решеткой 8 устанавливаются ширмовые поверхности нагрева 26, которые снижают темпёратурутазов до необходимого уровня. Шлак, образующийся в вихревой камере 13, выпадает на скаты холодной вбронки,

скатывается по ним и выводится из топки.

Дымовые газы из вихревой камеры 13 вместе с избыточным воздухом и летучей золой поступают в щели между жалюзями решетки 8 и проходят сквозь поры в слое угля. Избыточный кислород, находящийся в

дымовых газах, поддерживает горение угля на решетке 8. Имеющиеся в дымовых газах частицы летучей золы задерживаются в слое угля, находящегося на решетке 8, и вместе с ним возвращаются в вихревую камеру 13, из которой выводятся в виде шлака.

Образующиеся в ядре вихревого факела в камере 13 окислы азота, проходя вместе с дымовыми газами через слой раскаленного угля, восстанавливаются углеродом угля.

Выходящие из слоя угля на решетке 8 газообразные продукты сгорания разделяются на два истока.

Один поток проходит сквозь слой провеянного от мелких пылевидных фракций угля, находящегося между решетками б и 7, и поступает в газоход конвективных поверхностей теплообмена (конвективную шахту) 19, в котором последовательно проходит поверхности нагрева: пароперегреватель 20, экономайзер 21 и воздухоподогреватель 18 и С помощью дымососа через дымовую трубу дымовые газы сбрасываются в атмосфеРУПроходя через слой угля между решетками 6 и 7. дымовые газы очищаются от частиц летучей золы и газообразных окислов азота и серы.

Конвективные поверхности нагрева 20, 21 и 18 выполнены двух- (или более) ступенчатыми, с чередованием ступеней поверхностей нагрева различного назначения по известным схемам.

Другой поток дымовых газов, выходящий из горящего слоя угля на решетке 8 проходит через щели между жалюзями в решетке 1 и сквозь поры в слое угля на решетке 1, осуществляет подсушку угля, провеивание его от мелких пылевидных частиц и выгонку из него газообразных летучих. Содержащиеся в этом потоке дымовые газы, частицы мелкой летучей золы задерживаются в слое угля на решетке 1 и вместе с движущимся углем по решетке 1,8 и между решетками 6,7, в итоге попадают в вихревую камеру 13, из которой в виде шлака удаляются из котла.

Выходящие из слоя угля на решетке 1 дымовые газы вместе с пылевидными частицами топлива и выделившимися из него газообразными летучими с помощью дымососа рециркуляции 16 через горелку 15 подаются в вихревую камеру сгорания 13. 5 Для снижения температуры газов, направляющихся к решетке 1, под нею расположена поверхность нагрева, выполненная например в виде ширм 26 или в виде коридорного или шахматного пучка, труб.

О Топливо находящееся на вибрационных

решетках 1 и 8 находится в виброожйжен-,

ном состоянии. Виброожиженное состоя. ние слоя угля на решетке 1 способствует

более лучшему его провеиванию от мелких

5 пылевидных частиц. А виброожиженное состояние слоя угля на решетке 8 предотвращает спекание частиц угля,

Для регулирования слоя топлива на решетке 8 у нижнего края решетки 6, (сразу за

0 решеткой по ходу топлива) может быть установлен шибер, перемещаемый в вертикальном направлении.

Для повышения стойкости этого шибера он выполнен охлаждаемым, например воз5 духом, забираемым с напора дутьевого вентилятора 17 и сбрасываемым в воздуховод после воздухоподогревателя.

Формула изобрете ни я Котел для слоефакельного сжигания

0 твердого топлива, содержащий топку с двумя расположенными одно над другой газораспределительными решетками, поддерживающими топливо, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности

5 и снижения токсичности продуктов сгорания, в топке установлены жалюзийные решетки с противоположным уклоном 35...55° относительно ее горизонтальной оси, образующие камеры подсушивания, сжигания и

0 дожигания, причем в нижнем конце верхней жалюзийной решетки установлен переливной охлаждаемый порог, между верхней и нижней наклонными решетками размещены две дополнительные параллельные вер5 тикальные охлаждаемые жалюзийные решетки, одна из которых выполнена в плоскости задней стенки котла, а камера сгорания выполнена вихревой и размещена под нижней жалюзийной решеткой.

Заказ 1629Тираж Подписное

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

Использование: для сжигания твердого топлива в котельных установках тепловых уузоль .23 электростанций. Сущность изобретения: топка котла разделена на камеры путем установки решеток 1 и 8 с противоположным уклоном под углом 35-55о относительно горизонтальной оси. Одновременное прогревом, провеиванием пылевидных фракций осуществляется сжигание коксового остатка и дожигание газообразных горючих летучих в вихревой камере 13. Газообразные продукты сгорания топлива нижней решетки 8 разделяются на поток рециркулирую- щих дымовых газов, проходящих через слой топлива на верхней решетке 1, и поток, проходящий через параллельные решетки 6 и 7 в конвективные поверхности котла. 6 ил.