Энерготехнологический котлоагрегат Советский патент 1981 года по МПК F27B15/00 F23G7/04 

Изобретение относится к котлостроению и может применяться в энергетических и энерготехнических котлоагрегатах, в которых по техно логическим соображениям требуется ограничивать температуру горения, например в магнийрегенерационных котлах, используемых в линиях производства целлюлозы. Известна конструкция энерготехнологическОго агрегата, преднйзначенного для регенерации магниевых щелоков, содержащие в топочной части две последовательно соединенные экранированные камеры призматической формы В первую из них подается топливосульфитный щелок и первичный воздух подающийся навстречу топливу. Во вто рую камеру подается вторичный воздух, с помощью которого происходит дожигание несгоревшего в первой камере топлива 1. Недостатками этой-конструкции являются плохие условия воспламенени топлива в первой камере из-за экрани рования ее водоохлаждаемыми экранами и недостаточно хорошего перемешивания топлива с первичным воздухом в призматической топочной камере при встречном движении топлива и воздуха а также отсутствие экономически целесообразной возможности регулирования температуры сгорания (и, следовательно, качества регенерации). Кроме того, известная конструкция не обеспечивает эффекта регулирования температуры горения и за счет перераспределения количества первичного и вторичного воздуха, что влияет на длину факела и путь, который проходит в котле топливо от начала воспламенения до конца сгорания. Известны конструкции котельных агрегатов, содержащие циклонные камеры сгорания и следующие за ними камеры охлаждения 2. При выполнении циклонных камер экранированными эти конструкции обладают преимуществом в части .улуч- шенных условий перемешивания первичного воздуха и топлива, и тем же недостатком, в части отсутствия возможности регулирования температуры сгорания, и следовательно, качества регенерации, поскольку весь вторичный воздух подается либо сразу же с подачей топлива (вместе с первичным воздухом) либо в непосредственной близости от ввОда топлива и первичного воздуха, либо на

некотором удалении от места ввода первичного воздуха и топлива. Такое перераспределение количеств первичного и вторичного воздуха, в целях регулирования температуры сгорания, в этих конструкциях также не дает эффекта, поскольку циклонные камеры сгорания выполнены экранированiiLiMH и отвод тепла от продуктов сгора: ия происходит и в циклонных камерах сгорания , и в последующих частях котлопгрегатов.Регулирование же температур сгорания количеством воздуха,подавае.моГо для горения,снижает экономичность процесса во всех видах и конструкциях котельных агрегатов.

При выполнении циклонных камер котельньрс агрегатов неэкранированными эти конструкции имеют преимущество в части устойчивости процесса горения за счет положительного влияния на воспламенение топлива разогретой до температуры горения обмуровки, но не лишаются недостатка в части регулирования температуры сгорания, поскольку регулирование количеством воздуха для этих конструкций также неэкономично, как для остальных, а регулирование перераспределением количеств первичного и вторичного воздуха также не дает результатов, поскольку весь воздух вводится в пределах циклонных камер и, следовательно, продукты сгорания имеют в любом случае постоянную температуру сгорания, так как процесс сгорания топлива заканчивается в пределах неохлаждаемой циклонной камеры.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению являетсЖ котлоагрегат, содержсцдий неохлаждаемые циклонные камеры сгорания, экранированные камеры дожигания и охлаждения и конвективные поверхности нагрева. Экранированные топочные камеры имеют призматическую, форму, конвективные поверхности нагрева расположены за топочной камерой, а неохлаждаемые форкамеры предвключены топочным камерам и в них подается все толиво и 60-50% потребного для сжигания его воздуха в качестве первичного, а вторичный воздух в количестве 40-50%, для организации второй ступени горения, подается в топочную камеру через ряд сопел, расположенн вокруг форкамеры з.

Недостатком такой конструкции является то, что она не использует охлаждающие поверхности топочной камеры для снижения температуры горения, так как несгоревшая в форкамер доля топлива, подготовленная к горению теплом сгоревшей в первичном воздухе части топлива, начинает активно гореть сразу же после смешения с вторичным воздухом непосредственно на входе в охлаждаемую топочную камеру, что не обеспечивает в случае необходимости, эффективного снижения температуры горения.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса при регенерации сульфитных щелоков путем по|щерживания температуры горения во время всего процесса регенерации не выше заданной .пО условиям но.ибольшей эффективности процесса.

Цель достигается тем, что в энергтехнологическом котлоагрегате,содержащем неохлажда1емыё циклонные камеры сгорания, экранированные камеры дожигания и охлаждения и конвективны поверхности нагрева, камеры дожигания снабжены соплами для подачи вторичного воздуха, размещенными в два или более ярусов в плоскостях, перпендикулярных продольным осям неохлаждаемых циклонных камер сгорания.

Такая конструкция котлоагрегата позволяет обеспечить устойчи1вое начало .горения в неохлаждаемых циклонных камерах с тем, чтОбы окончание горения Осуществлялось после подачи вторичного воздуха через сопла, до яруса которых продукты неполного сгорания подойдут достаточно охладившись на пути 1-2,5 эквивалентных диаметров циклонных камер за счет радиационного теплообмена с экранным камерами дожигания, выдерживая при ЭТОМ , температуру продуктов сгорания не выше заданной по условиям наибольшей эффективности процесса регенерации, причём для увеличения эффективности регулирования температуры горения сопла вторичного воздуха могут располагаться на нескольких по высоте ярусах, увеличивая таким образом охлаждающее воздействие экранов камеры дожигания на физическую температуру горения. Оси сопел при этом располагаются в плоскостях, перпендикулярных осям циклонных .

На чертеже схематично представлен энерготехнологический котлоагрегат.

Энерготехнологический котлоагрегат состоит из неохлаждаемой циклонной камеры 1, оборудованной устройством 2 для подачи топлива и устррйством 3 для подачи первичного воздуха, охлаждаемой (экранированной) камеры 4 дожигания, оборудованной одним или несколькими ярусами сопел 5 и 6 для подачи вторичного воздуха, холоднойворонки 7 и устройства 8 для удаления золы, экранированной камеры 9 охлаждения, пароперегревателя 10, водяных экономайзеров 11 и 12 и воздухоподогревателей 13 и 14. Энерготехнологический агрегат оборудован окном 15 для входа продуктов сгорания. В энерготехнологическом котлоагрегате сжигаются Ътработанные в процессе варки целлюлозы сульфитные щелока и регенерируется химически активная окись магния при одновременном использов нии тепла, вьвделяющегося при сжига нии, для образования пара и его перегрева. Энерготехнологический котлоагре гат работает следующим образом. Отработанный сульфитный щелок с помощью устройства 2 подается в не охлаждаемую циклонную камеру 1 вме те с первичным воздухом, подаваемым с помощью устройства 3, при эт количество первичного воздуха достаточно для сжигания лишь части топлива. Продукты сгорания и несго ревшее топливо, нагретое до температуры продуктов сгорания, поступают в камеру 4 дожигания, где час тично охлаждаются за счет радиацио ного теплообмена с ее экранами на пути 1-2,5 эквивалентных диаметров и от устья циклонных камер для пер вого яруса сопел 5 вторичного воздуха, затем смешиваются со вторичным воздухом, подаваемым в ярусе сопел 5, частично (или полностью) дожигаются при Одновременном охлаж дении за счет радиационного теплообмена с экранами камеры 4 дожигания и окончательно дожигается, сме шиваясь со вторичным воздухом из яруса сопел б. Далее продукты сгорания поступ,ают в камеру 9 охлажде ния, где охлаждаются за счет радиа ционного обмена с ее экранами, затем охлаждаются пароперегревателем 10, экономайзерами 11 и 12 и возду хоподогревателями 13 и 14. Охлажденные газы покидают энерготехнологйчёский агрегат через окно 15, а тепло, отданное ими, используется .для подогрева и испарения воды, перегрева пара и подогрева воздуха, необходимого для горения. В процессе сгорания регенерирует ся окись магния, выпадающая в виде мелкодисперсного порошка (золы) в холодной воронке 7, откуда она удаляется с помощью устройства 8.При постоянном весовом расходе топлива температура горения его может меняться из-за изменения влажности и кешорийности сухой массы сульфитного щелока, которая меняется, например иэ-за изменения породы древесины, подвергшейся выварки целлюлозы (лиственная, хвойная). Уменьшение влажности и повьпление калорийности щелока ведут к росту температуры горения. При достижении его значения 1500°С и дальнейшем повышении, грозящем закалкой окиси магния основного продукта энерготехнологического котлоагрегата - без изменения расхода топлива и общего расход воздуха, уменьшают количество первичного воздуха, за счет чего умень шается количество сгоревшего в циклонной камере 1 топлива и выделенного тепла и увеличивается доля тепла, затраченного на нагрев несгоревшего увеличенного количества топлива до температуры горения, установившейся в циклонной камере 1 при уменьшенном расходе первичного воздуха, что в результате снижает упомянутую температуру горения в циклонной камере 1 и уменьшает температуру продуктов сгорания на-входе в камеру 4 дожигания. Дальнейшее охлс1ждение: продуктов сгорания происходит за счет радиационного теплообмена их с экранами камеры -4 дожигания на участке от выхода из циклонной камеры 1 до яруса сопел 5 подачи вторичного воздуха; перераспределением количеств вторичного воздуха, подавае Ф1х в ярусы сопел 5 и б, такЛе получают возможность, растягивая процесс горения по длине камеры дожигания, растянуть его и по времени, за счет чего увеличивается влияние охлаждающих поверхностей экранов в промежутке-времени от начала горения топлива до его полного сгорания, чем обеспечивается температура горения, не превышающая предельной до пустимой температуры, оптимальной по условиям эффективности реГене рации химикатов. Opri уменьшении калорийности сухой массы сульфитного щелока или при повышении рабочей влажности, например из-за ухудшения работы выпарной установки, температура горения снижается, условия воспламенения топлива ухудшаются. Для улучшения условий горения и стабилизации процесса увеличивается доля первичного воздуха с одновременным уменьшением доли вторичного воздуха,вследствие чего увеличивается доля сожженного, в :неохлаждаемой циклонной камере топлива, уменьшается доля топлива несгоревшего в циклонной камере и уменьшается тепло, затрачивающееся на нагрев до температуры сгорания этого несгоревшего топлива, растет температура горения и улучшаются условия восплс1менения. Конструкция энерготехнологического агрегата позволяет получить разделение процесса горения и неразрывно связанного с ним процесса охлгивдения в экранированных топках современных котлОагрегатах на этапы, в которых процесс горения (и повышение температуры продуктов сгорания) отделен от.процесса охлаждения продуктов сгорания так , что появляется возможность регулирования температуры горения. Формула изобретения Энерготехнологический котлоагрегат, содержащий нео:(лаждаемые циклонные камеры сгорания, экранированные камеры дожигания и охлаждения и конвективные поверхносхи нагрева, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса при регенерации сульфитных щелоков, камеры дожигания снабжены соплами для подачи вторичного воздуха, расположенными в два или более ярусов в плоскостях, перпендикуляр-; ных продольным осям нёохлаждаемых циклонных камер сгорания

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидет ельство СССР 317739, кл F 23 G 7/04, 1971.

2.Циклонные топки. Под р1ед. Г.Ф. Кнорре и М.А. Наджарова.М.-Л., Госэнергоиэдат, 1958, с. 16 pVic. 23.Котельное оборудование промышленной энергетики за рубежом 1-77-45 М., НИИинфо;рмЗнергомаш, 1977, с. 2324, рис. 9 (прототип).

10

10